【この記事でわかること】
- PCR検査の「PCR」の意味
- PCR検査でコロナウィルスが検出できる仕組み
- コロナ検査以外に「PCR」が活用されている例
正しい知識を持っておくことで、悪徳業者に騙されなくなりますよ！
コロナ禍のニュースが飛び交う日々、毎日耳にする言葉の一つが「PCR検査」と思います。
よく耳にする「PCR検査」ですが、その意味や原理まで知っている人は今のところ少数派です。
しかし、これだけ注目されると、なかには悪いことを考えて、不正な検査でお金を取ろうとする悪徳業者もいるようです。
そこで以下では、なるべく難しい言葉を使わずに、PCR検査の意味や原理をわかりやすく解説したいと思います。
「PCR」とは何の意味？
「PCR」とは”Polymerase Chain Reaction”という英語の頭文字をとったものです。
日本語にすると、「ポリメラーゼ連鎖反応」といいます。
これを平たくいうと「（DNA・遺伝子を）倍々に増やす化学反応」ということになります。
【ポイント】
PCRとは、遺伝子を倍々に増やす化学反応のこと
ポリメラーゼとはDNAを合成する酵素のことで、生物なら必ず持っているものです。
「PCR」はこの生物が持っている酵素の一部の働きを利用して、人工的にDNAを増やしていく化学反応です。
要するに「PCR検査」とは、PCRを活用して遺伝子を増やして検査する方法、ということです。
ウィルスの検出を行うには、まずウィルスの遺伝子を増やしておく必要があります。
PCRを使えば、新型コロナウィルスだけではなく、様々なウィルスや病原体の検査を行うことができます。
PCR検査の原理について
「PCR」がどうやってウィルス遺伝子を倍々に増やすかを説明します。
PCRで遺伝子が増える仕組み
PCRは、DNAが細胞の中で複製される仕組みを、試験管の中で人工的に再現しています。
ざっくりいうと、コピー元の遺伝子（DNA）と、必要な材料（塩基、プライマー、ポリメラーゼ）を試験管に入れて、適切な温度管理をすることで、DNAを複製することができます。
【ポイント】
コピー元のDNAとDNAの材料を一緒にして適切な温度管理をすることで倍々に増える
「プライマー」はDNAにくっついて複製開始の目印となるもので、プライマーが結合したDNAだけがポリメラーゼによって複製されます。
ウィルスの遺伝子に合わせたプライマーを入れておくことで、ウィルスの遺伝子だけを選択的に増やすことができます。
ただし、DNAを増やすには精密な温度管理が必要で、温度を上げたり下げたりしなければなりません。
一回の温度の上げ下げ（温度サイクル）では2倍しか増えないので、温度サイクルを何度も繰り返す必要があります。
ウィルスの遺伝子を検出できるようになるまで、大体１0回くらい温度サイクルを繰り返す必要があるので、DNAの増幅には時間がかかります。
DNAは二重らせん構造といって、２本で１セットになっていますが
複製するにはいったん二重らせんをほどく必要があります。
温度を上げる → DNAをほどく
温度を下げて → DNAを複製する
というサイクルを繰り返すことで、２倍、４倍、８倍・・・
という具合に倍々に増えていきます。
【補足】
ウィルスの遺伝子は「RNA」というDNAと少し違うもので出来ているため、RNAをDNAに変換する工程（「逆転写」といいます）が必要になり、余計に手間と時間がかかります。
増やしたDNAを調べる方法
DNAを増やすだけでは検査にならないので、ウィルスの遺伝子が増えているか調べる必要があります。
これにはいくつか方法がありますが、コロナウィルスの場合、DNAに結合すると発色する特殊な蛍光色素を使っているようです。
つまり、PCRでDNAが増えていくと、徐々に蛍光色素の発色が強くなっていくので、この蛍光色素の発色が確認できれば、ウィルスの遺伝子が存在することの確認ができるのです。
ウィルスに合わせた「プライマー」を入れているので、ウィルスの遺伝子だけが複製されます。
この状態でDNAが増えたことが確認されれば、ウィルスの遺伝子が存在したことの証明となります。
ポイント
特殊な色素を入れてウィルスのDNAが増えたか確認している
通常のPCR検査で変異株の判別は難しい
最近懸念されているのが、新型コロナウィルスの変異株ですが、変異株かそうでないかを通常のPCR検査で判別することは難しいです。
通常のPCR検査では、変異株もそうでないものも、同じように増えて、同じように検出されてしまいます。
変異株は遺伝子（DNA）の一部しか変わっていないため、変異株かどうかを確認するには、遺伝子の変異の有無を調べる必要があり、もっと精密な検査が必要になります。
コロナ検査以外のPCRの活用例
新型コロナウィルスの検査以外にもPCRは多くの場面で活用されています。
以下ではほんの一例をご紹介します。
ゲノム（遺伝子）解析
ゲノム解析にもDNAを増やすPCRの技術が活用されています。
コロナウィルスのPCR検査との違いは、１つのDNAから長さの違うたくさんのDNAを複製することです。
長さ順に複製したDNAを並べて、解析することで、DNAの塩基配列を知ることができます。
ゲノム解析の原理はサンガー法というノーベル賞をとった大発明です。
サンガー先生は２回のノーベル化学賞を受賞した人物です。
DNA鑑定
刑事事件やドラマでよく聞くDNA鑑定にもPCRの技術が活用されています。
原理は基本的にはゲノム解析と同じです。
各都道府県の警察の科捜研には、身元確認などのためにDNA鑑定用にPCRの機械が置かれています。
個人的な経験談ですが、警察のDNA鑑定は何故かやたら時間がかかります・・・
まとめ
PCRの意味や原理についてまとめます。
- PCRとは、遺伝子を倍々に増やす化学反応のこと
- コピー元のDNAと材料を入れて適切な温度管理をすることで倍々に増える
- 特殊な色素を入れてウィルスのDNAが増えたか確認している
PCRは大変優れた技術ですが、できないこともいくつかあります。
- DNAを増幅するには時間がかかる
- 変異株かそうでないかは判別が難しい
（もっと精密な検査が必要）
最近は民間の検査業者も増え、中には怪しい業者もあります。
もし民間の機関で検査を受ける必要がある場合は、上記の特徴と異なる宣伝文句を謳っていないか注意しましょう。
できれば医療機関や保健所など、信頼できる機関で検査を受けるに越したことはありません。
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自宅に居ながらにして、医療機関が実施する検査を受けることができます。
また、もしどうしてもすぐに検査結果が知りたい、という場合は、PCR検査ではなくイムノクロマト法を用いた検査キットがオススメです。
イムノクロマト法は聞きなれないかもしれませんが、欧米では一般に普及している検査キットです。
医療大国のドイツでは会社から支給されて、毎日出勤前に自分で検査しているところもあるそうです。
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