像PCR技术在基础分子生物学中所起的作用一样，连接酶链反应（LCR）集DNA扩增与遗传检测于一体，将对DNA诊断学的发展起巨大的推动作用

去年8月，分子生物学家巴拉尼（Barany）前往美国黄石国家公园采集样品，如果他迷信的话，他应该在采集至第12个样品后稍事停歇，然而他却一鼓作气地采集第13个样品，结果灾难发生了：他脚下的地面坍塌，使其失足跌入温度达的滚烫温泉之中，造成一条腿二度及三度烫伤，随后几周，在曼哈顿康奈尔大学医学部的院内，巴拉尼只能依靠于手杖的帮助跛行于实验室内。

巴拉尼的伤势正在痊愈，死亡之幽灵也已散去。近来的实验显示出：黄石公园所采细菌样品可能对巴拉尼“痛苦”的研究予以极大的补偿。巴拉尼正在同其他大学与公司的研究人员一起，对生物技术中最热门的领域之一——一种新的基因扩增技术即连接酶链反应做深入的研究。目前科学家们已经用这种技术在试管中寻找出引起镰刀型细胞贫血症的微小突变。同时还利用这项技术对其他几种遗传疾病进行了检测。事实上某些科学家甚至预测LCR（连接酶链反应）将是80年代基因扩增技术升起的超级新星——聚合酶链反应的重要补充，从某种意义上甚至会取而代之。

的确，如果这项技术能够成功地由实验室进入临床应用，它将有可能会导致DNA诊断学的一场革命，就像6年前PCR技术引入分子生物学中所引起的变革一样。加州大学伯克利分校的生物技术专家、《医学技术通报》的主编麦克芒特（Jim McCamaut）认为，由于LCR技术极易实现自动化并可产生可靠的定量结果，这两点正好弥补了PCR技术存在的不足，使得它有可能在迅速发展的DNA诊断学中扮演主要角色。

LCR诱人的前景也赋予其极大的商业价值，以致对这项技术的所有权之争达到白热化程度。已有6家公司和大学声称对该项技术的某些方面拥有专利，还有3家公司目前正在与康奈尔大学商谈巴拉尼的LCR技术转让事宜以着眼于开发具有商业价值的DNA诊断盒。

像PCR技术一样，竞争的热点主要集中在利用从温泉菌种Thermus aquatics中分离、克隆的热稳定性连接酶在几小时内使特定的DNA片断扩增至上百万乃至数百万份拷贝这一过程。但LCR与PCR技术在方法上有很大不同，PCR在两段引物之间扩增一段特定的DNA，但不能得出扩增片断DNA的准确序列。如要找出扩增片断的DNA精确序列或其内是否有突变发生，则需利用限制性内切酶分析或DNA序列分析等方法。相比之下，LCR的妙处就在于它所扩增的DNA片断就是你所需要的片断，而且在扩增的同时就可以进行相当有效的检测。

这就意味着LC只能够很容易地搜寻出导致遗传性疾病的点突变；很容易地识别出DNA多态性，从而有利于基因作图，也可鉴定出隐藏在血液与组织内的病原微生物，甚至不通过培养即可区分出抗药型与药敏型病毒或菌株。S. 西尔凡斯坦（Saul Silverstein）认为“LCR真正是一项相当奇妙的方法！”西尔凡斯坦是哥伦比亚大学微生物学主任，一直利用巴拉尼的LCR方法从事由遗传物质缺失而引起的先天性肾上腺增生的研究。不过他也告诫人们“现在我们仅仅是开始注意到它，还没有完全被人了解和接受，但是它的前景是相当广阔的。”

巴拉尼显然是第一个正式报道LCR可以应用于人类遗传病诊断的科学家，而且他通过这种方法成功地搜寻出引起镰刀型细胞的血红蛋白基因的单个替代碱基。但其他研究者也做了大量工作。利用不同的LCR探针能很容易配合使用或扩增的特性，Caltech的Leroyhood实验室的D. 尼克松（Deborah Nickerson）及其同伴们已经开发出一种可同时检测10种不同DNA突变的LCR方法，其中包括3种最常见DNA突变病症，如纤维变性囊肿，镰刀型细胞贫血症及其他几种单碱基缺失症。Nickerson也说，在这个系统中问题是必须开发出足够多独特的遗传标记以对所有同时起动的LCR探针加以记录。

在另外一些实验室，绝大多数也在应用Barany系统，似乎也证实了LCR的潜力。国家遗传病控制中心分子病毒部主任O. 凯（Olen Kew）—直利用LCR方法来筛选已知影响脊髓灰质炎疫苗病毒菌株毒性及病毒致病性降低的点突变，他认为，这项技术完全可能检测出那些每年引起几例不幸接种者感染小儿麻痹症的极少数灰质炎病毒回复突变体。丹佛儿童医院分子遗传所所长V. 威尔逊（Vincent Wilson）也已开始应用LCR技术检测某些与癌症有关的点突变。他预言，利用多种LCR探针对肿瘤形成过程中一系列突变加以检测，将会使人们得以在分子水平上了解癌症发生的真正原因。

另一位支持者极可能是阿拉巴马大学的医学教授J. 派卡尔（Joseph Prchal）。他认为，在各种肿瘤的克隆化或其与DNA突变的相关性研究中，LCR可能是一个相当好的手段。而且他的确应用LCR技术成功地找出了引起一种先天性红细胞细胞膜缺陷的稀有点突变。

虽然LCR研究成果甚丰，然而LCR的发展绝非意味着PCR技术的衰亡。从速度和灵敏性方面，PCR仍然是无与伦比的。PCR扩增要比LCR更快，而且只需很少的几个目的DNA即可启动。巴拉尼预言，将LCR与PCR结合使用可能是最好的方法。目前很多研究者也已着手这方面的工作，利用PCR的灵敏性和LCR在检测中的特异性可使扩增技术更趋完美。Barany说“我们正在谈论的是一个DNA诊断学的新时代，那时，病人在其离开医生之前就可以迅速化验出他得的是什么病以及用什么手段来治疗。”

[Science，1991年12月］