Polymerase-Kettenreaktion

Die Polymerase-Kettenreaktion, PCR (von griech. polymeres — aus vielen Teilen bestehend), ist eine hochpräzise molekularbiologische Methode, mit der selbst einzelne Fragmente des genetischen Materials (DNA oder RNA) eines bestimmten Infektionserregers in biologischem Material (Blut, Speichel, Abstrich) nachgewiesen werden können.

Ätiologie und Pathophysiologie

Der Mechanismus der PCR imitiert den natürlichen Prozess der DNA-Verdopplung einer lebenden Zelle, findet jedoch im Reagenzglas (in einem Thermocycler) statt. Der Prozess besteht aus sich wiederholenden Temperaturzyklen:

• Die Probe wird auf 95 °C erhitzt, um die Doppelhelix des ursprünglichen DNA-Moleküls in zwei Einzelstränge aufzutrennen (Denaturierung);
• Die Temperatur wird gesenkt, woraufhin Primer zum Einsatz kommen — künstlich synthetisierte kurze Marker, die einen einzigartigen Abschnitt des Genoms des gesuchten Virus „erkennen“ und sich daran anheften;
• Das spezielle thermostabile Enzym DNA-Polymerase beginnt mit der Vervollständigung des zweiten Strangs, indem es das virale Fragment kopiert.

In einem Zyklus verdoppelt sich die Menge der viralen DNA. Nach 30–40 Zyklen entstehen aus einem Molekül des Virus Milliarden identischer Kopien, die durch die Laseroptik des Geräts problemlos erfasst werden können.

Handelt es sich um ein RNA-Virus (wie Rotaviren oder Coronaviren), geht dem Prozess eine reverse Transkription voraus — die Umschreibung von RNA in DNA (RT-PCR).

Klinische Signifikanz

Die PCR ist der Goldstandard für die Diagnostik akuter Infektionen. Im Gegensatz zu Antikörpertests weist die PCR nicht die Reaktion des Organismus auf die Erkrankung, sondern den Erreger selbst nach.

Der Nachweis eines Pathogens mittels PCR (positives Ergebnis) ist bei Vorliegen entsprechender Symptome oder einer Virämie ein Beleg für eine aktive Infektion. Die Methode ist in folgenden Fällen unverzichtbar:

• während der Inkubationszeit oder in den ersten Krankheitstagen — wenn noch keine Antikörper gebildet wurden;
• zur quantitativen Bestimmung der Viruslast — beispielsweise bei einer HIV-Infektion oder Virushepatitis (um festzustellen, wie aktiv sich das Virus vermehrt und ob die Therapie wirksam ist).