在煉金術之後:諾貝爾化學獎獲得者100年圖說:全彩視圖本

第99章 1993年度 凱瑞·B·穆利斯

　　因發明“聚合酶鏈式反應”法而榮獲1993年諾貝爾化學獎

　　1993年10月11日，瑞典皇家科學院決定將1993年諾貝爾化學獎授予美國科學家穆利斯和加拿大科學家史密斯，以表彰他們分別發明的“聚合酶鏈式反應”法和“寡聚核苷酸基定點誘變”法對現代生物化學和基因工程的貢獻。

　　穆利斯（美國，1944～），化學家，1944年生於美國北卡羅萊納州萊洛伊爾。1966年獲喬治亞工學院學士學位，1973年獲加利福尼亞大學伯克利分校哲學博士學位。20世紀50年代，霍拉納博士合成了寡聚核苷酸；同時，他利用合成的寡聚核苷酸、DNA合成酶以及DNA，開發出了DNA擴增方法。該方法簡單易行，因此被研究人員廣泛使用，包括當時還在校園內進行基礎研究的穆利斯。誰也沒有想到要改變，但霍拉納方法一次僅可使DNA擴增1倍，若無法滿足需要，則需對擴增後的DNA進行熱處理，拆開DNA的雙螺旋鏈；由於熱處理後酶會失去活性，因此還要添加新的酶使其反應，使DNA再擴增1倍。

　　如果擴增前的DNA量極少，而需求量又很大，霍拉納方法就極為不便。此時已在塞托斯（Cetus）公司任職的穆利斯也遇到了同樣的問題，並對此產生了思考：霍拉納方法的缺點就是在熱處理後需要加酶，且擴增的數量太少，何不使用一種耐熱的酶，使實驗反複進行，問題不就解決了嗎？

　　1985年，穆利斯發明聚合酶鏈式反應（Polymerase Chaim Reaction，簡稱PCR，又稱“基因放大”法）。首先，根據待擴DNA片段兩端的核苷酸序列，用化學方法合成兩個不同的寡聚核苷酸，它們分別與DNA的兩條鏈互補。再將過量的化學合成引物與四種脫氧核糖核酸（dNTP）、DNA聚合酶以及含有待擴增片段的DNA分子混合，經過高溫變性（使DNA雙鏈解開）、低溫退火（使引物與模板附著）和中溫延伸（合成新的DNA片斷）三個階段多次循環。由於新合成的DNA鏈也能夠作為模板，可以使模板DNA的信息以幾何級數擴增。一般經過30至35次擴增循環，每一個循環隻需要3至10分鍾，就可以得到足夠數目的DNA片段，使基因放大了數萬倍。這是一項用於擴增DNA的技術，反應兩小時可使目標DNA擴增106至107倍。

　　PCR法操作簡便，初學者略加培訓，即可在兩周左右完成一些常規的基因擴增實驗。PCR創建後，迅速在醫學臨床、法醫鑒定、古生物基因分析和生物工程等方麵廣泛應用。由於穆利斯發明了上述新的生物學研究方法，對生物學的發展作出了突出貢獻，而榮獲1993年諾貝爾化學獎。此外，他還獲得了日本頒發的45萬美元獎金。PCR從20世紀80年代末開始用來擴增特定的DNA片段，它必將是21世紀遺傳工程的研究熱點。