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任意プライマーを用いたポリメラーゼ連鎖反応（AP-PCR）は、1990年にジョン・ウェルシュとマイケル・マクレランドによって開発されたDNAフィンガープリンティング技術である。[ 2 ]この方法は、低ストリンジェンシー条件下で任意の配列の短いプライマー1つを使用して、複数の匿名遺伝子座を増幅する。増幅された断片は通常、 ポリアクリルアミドゲル電気泳動（PAGE）によって分離され、放射性標識によって可視化され、特徴的なマルチローカスバンドパターンが生成される。AP-PCRは事前の配列情報を必要とせず、迅速なDNAプロファイリングのために開発された最初のPCRベースのゲノムスキャンアプローチの1つである（任意増幅DNAを参照 ）。
AP-PCRは、PCRベースのマーカーシステムの初期の拡大期に登場しました。ウィリアムズらが記述したランダム増幅多型DNA（RAPD） [ 3 ]は、事前の配列情報なしに単一の任意プライマーで多型マルチローカスマーカーを生成できることを初めて実証しました。その後まもなく、ウェルシュとマクレランドは、同様の任意プライマーPCR条件で細菌やその他の生物からゲノムフィンガープリントを再現性よく生成できることを示し、AP-PCRアプローチを確立しました。[ 2 ]その後、カエタノ＝アノレスらが導入したDNA増幅フィンガープリンティング（DAF）は、より短いプライマーと高解像度電気泳動検出を使用することで、この戦略をさらに拡張しました。[ 4 ]これらの方法を総合すると、任意プライマーPCRと匿名マルチローカスマーカー生成の概念的枠組みが確立されました。当初は用語上の区別が強調されていたものの、現在ではRAPD、AP-PCR、DAFは、より広範な任意増幅DNA（AAD）技術の範疇における方法論的なバリエーションとして一般的に認識されている。
AP-PCR は、通常 18〜32 ヌクレオチド長の単一のオリゴヌクレオチド プライマーを使用し、初期増幅サイクルではアニーリングの厳密性を低減した条件下で行われます。[ 5 ]プライマーとテンプレートの相補性が不完全であるため、複数のゲノム上の位置で結合が可能です。2 つのプライマー結合部位が増幅可能な距離内にあり、かつ反対方向にある場合、指数関数的増幅により個別の断片が生成されます。後続のサイクルでは、より高い厳密性で一致した産物の増幅が選択的に安定化されます。結果として得られるバンド プロファイルは、プライマー配列、サーマル サイクリング パラメーター、イオン強度、およびテンプレート組成によって定義されるゲノム 遺伝子座のサブセットを反映します。多型は、プライマー結合部位でのヌクレオチド置換または挿入/欠失、および部位間の長さの変動によって生じます。マーカーはバンドの有無としてスコアリングされるため、AP-PCR 遺伝子座は通常優勢です。
AP-PCR は、微生物株の型別、疫学調査、集団遺伝学、予備的な遺伝子マッピングに適用されています。[ 6 ]細菌や真菌では、近縁の分離株を迅速に識別できます。例としては、病院 (例: Bacillus licheniformis [ 1 ] ) や歯科[ 7 ]の環境でのアウトブレイクの追跡が挙げられます。植物や動物では、AP-PCR マーカーを使用して遺伝的多様性を推定したり、栽培品種や株を識別したり、低解像度の連鎖地図を作成したりしています。例としては、ヒトのウィルムス腫瘍に関連する遺伝子の識別があります。 [ 8 ]ハイスループットシーケンスやマイクロサテライトまたは SNP ジェノタイピングプラットフォームが広く採用される以前は、AP-PCR は非モデル生物のゲノムワイドサンプリングのための効率的な戦略を提供していました。
AP-PCRはその後、逆転写とそれに続く任意プライマーPCR増幅によってRNA集団の解析に応用された。[ 9 ]このアプローチでは、全RNAまたはメッセンジャーRNAから合成された相補的DNA（cDNA）が、低ストリンジェンシー条件下で単一の任意プライマーを用いた増幅のテンプレートとして機能する。[ 10 ]結果として得られるバンドパターンは、ゲノム座位ではなく発現転写産物のサブセットを反映しており、組織、発生段階、または環境条件間での遺伝子発現の比較解析を可能にする。この戦略は、ハイスループット発現プラットフォームの出現以前の差分表示法および初期の転写産物プロファイリング技術の概念的基盤を提供した。
AP-PCRは、技術的な簡便性、低コスト、最小限のDNA要件が特徴です。ゲノムに関する事前知識がなくても、1回の反応で複数の多型遺伝子座を生成できます。ただし、増幅プロファイルは、マグネシウム濃度、プライマー設計、サーマルサイクリングパラメータ、テンプレート品質などの反応条件に影響を受けやすいです。そのため、プロトコルが標準化されていない場合、研究室間の再現性は変動する可能性があります。[ 11 ]マーカーの優性性質により、ヘテロ接合性の直接評価も制限されます。配列ベースのジェノタイピング技術の開発により、AP-PCRは高解像度アプリケーションではほぼ取って代わられましたが、迅速かつ安価なゲノムスクリーニングには依然として有用です。