サーマルサイクラー

サーマルサイクラー（サーモサイクラー、PCRマシン、DNAアンプリファイアとも呼ばれる）は、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を介してDNAセグメントを増幅するために最も一般的に使用される実験装置です。 ^{[1]サーマルサイクラーは、}制限酵素消化や迅速診断など、他の温度に敏感な反応を容易にするために実験室で使用されることもあります。 ^[2] この装置には、反応混合物を入れたチューブを挿入できる穴のあるサーマルブロックがあります。サイクラーは、ブロックの温度を個別の事前プログラムされたステップで上げ下げします。

最も初期のサーマルサイクラーは、 DNA ポリメラーゼ Iのクレノウ断片用に設計された。この酵素は増幅プロセスの各加熱ステップで破壊されるため、サイクルごとに新しい酵素を追加する必要があった。このため、反応チューブが開いた自動ピペッターをベースにした扱いにくい機械が誕生した。後に、PCR プロセスは、Thermus aquaticus由来の耐熱性 DNA ポリメラーゼを使用するように適応され、サーマルサイクラーの設計が大幅に簡素化された。一部の古い機械ではブロックを油浴に浸して温度を制御するが、最新の PCR 機械ではペルチェ素子が一般的に使用されている。高品質のサーマルサイクラーには、温度変化を高速化し、ブロック全体で温度を均一にするために銀色のブロックが含まれていることが多い。他のサイクラーには、高熱容量のブロックが複数あり、各ブロックが一定の温度に保たれ、自動プロセスによって反応チューブがブロック間を移動する。反応混合物がチャネルを介してマイクロ流体チップ上のホットゾーンとコールドゾーンを移動する小型のサーマルサイクラーも作成されている。定量的 PCR用に設計されたサーマルサイクラーには、反応サイクル中に蛍光を監視できる光学システムが備わっています。

現代のサーマルサイクラーには、反応チューブの蓋に押し付ける加熱蓋が装備されています。これにより、反応混合物からの水分が蓋の内側に凝縮するのを防ぎます。伝統的には、この目的のために鉱油の層が使用されていました。一部のサーマルサイクラーには、非標準または多様なタイプのPCRプラスチック器具に対応できるように、完全に調整可能な加熱蓋が装備されています。^[3]

一部のサーマルサイクラーには複数のブロックが装備されており、複数の異なるPCR を同時に実行できます。一部のモデルには、ブロックのさまざまな部分で異なる温度を可能にする勾配機能もあります。これは、PCRプライマーに適したアニーリング温度をテストするときに特に便利です。

• オープンソースのPCRサーマルサイクラー、OpenPCR