In biologia molecolare, un amplicone è un frammento di DNA o RNA che è la fonte e/o il prodotto di reazioni di amplificazione o di replicazione. Un amplicone può essere sintetizzato artificialmente, utilizzando vari metodi tra i quali le reazioni a catena della polimerasi (PCR), le reazioni a catena della ligasi (LCR) oppure sintetizzato naturalmente attraverso la replicazione genica. In questo contesto, l'amplificazione si riferisce alla produzione di una o più copie di un frammento genetico o sequenza bersaglio, in particolare l'amplicone. Poiché si riferisce al prodotto di una reazione di amplificazione, l'amplicone è usato in modo intercambiabile con termini di laboratorio comuni, come "prodotto di PCR" o "sequenza target".
L'amplificazione artificiale è utilizzata nella ricerca, nelle scienze forensi, in medicina, per scopi che includono il rilevamento e la quantificazione di agenti infettivi, l'identificazione di resti umani, e l'estrazione di materiale genetico da capelli o peli umani.
La duplicazione genica naturale gioca un ruolo importante nell'evoluzione. È implicata anche in diverse forme di cancro umano tra cui il linfoma primitivo delle cellule B del mediastino e il linfoma di Hodgkin. In questo contesto il termine amplicone può riferirsi sia a una sezione di DNA cromosomico che è stata asportata, amplificata e reinserita altrove nel genoma, sia a un frammento di DNA extracromosomiale noto come double minute, ciascuno dei quali può essere composto da uno o più geni. L'amplificazione dei geni codificati da questi ampliconi generalmente aumenta la trascrizione di quei geni e, di conseguenza, il volume delle proteine per le quali codificano.
Struttura
Gli ampliconi, in generale, sono sequenze genetiche di ripetizioni dirette (testa-coda, es. 5´ TTACGnnnnnnTTACG 3´ o 3´ AATGCnnnnnnAATGC 5´) oppure di ripetizioni inverse (testa-testa o coda-coda, es. 5'---TTACGnnnnnnCGTAA---3') e possono avere struttura lineare o circolare. Gli ampliconi circolari consistono in duplicazioni invertite imperfette, ricomposte in un cerchio e si pensa che originino da ampliconi lineari. Durante l'amplificazione artificiale, la lunghezza finale dell'amplicone (espressa in numero di basi) è dettata dagli obiettivi sperimentali.
Tecnologia
L'analisi degli ampliconi è stata resa possibile grazie allo sviluppo di metodi di amplificazione come la PCR, e da un numero sempre maggiore di tecnologie più economiche e ad alto rendimento fra cui:
- sequenziamento del DNA
- next generation sequencing
- sequenziamento a semiconduttori ionici, sviluppato dalla DNA Electronics Ltd e distribuito dalla Ion Torrent Systems Inc.
Le tecnologie di sequenziamento del DNA come il next generation sequencing, hanno permesso di studiare gli ampliconi nell'ambito della biologia del genoma e nella genetica del genoma, compresa la ricerca sulla genetica del cancro, la ricerca filogenetica e la genetica umana.
Indipendentemente dall'approccio scelto per la sintesi degli ampliconi, è necessario utilizzare alcune tecniche per quantificare il prodotto. Generalmente, queste tecniche includono una fase di acquisizione e una fase di rilevamento, sebbene il modo in cui tali passaggi sono incorporati è dipendente dal singolo dosaggio. Alcuni esempi possono essere:
- il test Amplicor HIV-1 Monitor (RT-PCR), che ha la capacità di riconoscere l'HIV nel plasma;
- l'HIV-1 QT (NASBA), che viene utilizzato per misurare la carica virale plasmatica, amplificando un segmento dell'RNA dell'HIV;
- la Transcription Mediated Amplification, che impiega un test di protezione all'ibridazione per distinguere le infezioni da Chlamydia trachomatis.
In ciascuno degli approcci di cui sopra, sono coinvolte diverse fasi di rilevamento e acquisizione per valutare il prodotto di amplificazione o amplicone.