Ligase-Kettenreaktion

Die Ligase-Kettenreaktion (englisch Ligase Chain Reaction, LCR) ist seit 1989 ein Nachweisverfahren für geringste Mengen von Erbmaterial (DNA). Sie funktioniert ähnlich wie die Polymerase-Kettenreaktion, nur unter Verwendung eines anderen Enzyms (anstatt der Polymerase eine Ligase). Zwei Proben pro DNA-Strang werden zu einer Probe ligiert. Die entstehenden, oft nur 30–50 bp langen Amplifikate eines Zyklus dienen in den folgenden Zyklen selbst wieder als Ansatzpunkt für die supplementierten Primer.

Da innerhalb der LCR eine Polymeraseaktivität fehlt, besteht das LCR-Produkt aus zwei ursprünglich getrennten Oligonukleotiden, welche durch die Ligase kovalent verbunden werden.

Der Nachweis der ligierten LCR-Produkte gelingt beispielsweise durch Messung ionisierender Strahlung oder via enzyme immunoassay (EIA) durch Markierung der 3'- und 5'-Enden (z. B. Fluorescein oder Biotin) mit unterschiedlichen Liganden, so dass nur die ligierten Produkte der weiteren Detektion im Assay zugänglich sind.

Die LCR wurde experimentell als Detektionssystem zum Nachweis bakterieller und viraler DNA z. B. beim Humanen Papillomvirus (Bond 1990, Hampl 1991) oder Mycobacterium tuberculosis (Barany 1991) oder zur Detektion von Punktmutationen unter Verwendung von allelspezifischen Primern genutzt. Die Detektionsschwelle für diese Systeme wurde mit 200–1000 Zielmolekülen angegeben. Auch in der Tumordiagnostik findet die LCR ihre Anwendung. Die LCR bietet gegenüber der Taq-Polymerase den eindeutigen Vorteil, dass Basenfehlpaarungen (englisch mismatches) nicht amplifiziert werden oder gar erst durch die Enzymaktivität entstehen, so dass auch die LCR mit sehr hohen Zykluszahlen von 50–70 gefahren werden kann, ohne einen Anstieg von unspezifischen Produkten zu beobachten.