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擴增片段的魔法：如何在基因研究中找到關鍵線索？
在分子生物學中，擴增片段(amplicon)是指一段DNA或RNA，這些片段是經由擴增或複製事件產生的。這些片段可以是人為地生成，使用各種方法如聚合酶鏈反應(PCR)或連接酶鏈反應(LCR)，也可以是自然基因重複的結果。這裡所指的擴增，包括了對於某一遺傳片段或標的序列的多個拷貝的生產，特別是指擴增片段本身。
人工擴增可應用於研究、法醫學和醫學等領域，目的包括檢測和定量感染性病原體、識別人類遺骸、以及從人類髮絲中提取基因型。
自然基因重複在進化過程中扮演著重要的角色，還與幾種形式的人類癌症有關，包括原發性縱隔B細胞淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤。因此，在這種背景下，擴增片段不僅可以指特定的染色體DNA部分，還可以指已被切除、擴增並重新插入基因組其他位置的片段，以及被稱為雙微小基因的外染色體DNA片段，每一個片段都可以由一個或多個基因組成。
這些擴增片段所編碼的基因的擴增通常會提高這些基因的轉錄效率，最終導致相關蛋白質數量的增加。
擴增片段的結構
擴增片段通常是直接重複（頭對尾）或倒置重複（頭對頭或尾對尾）的遺傳序列，並且可以是線性或環狀的結構。環狀擴增片段的結構由不完美的倒置重複組成，這些重複條件粘合形成圓形，推測是由前驅線性擴增片段形成的。人工擴增時，擴增片段的長度則取決於實驗的目標。
擴增技術的進展
擴增片段的分析得以實現，得益於PCR等擴增方法的發展，並且越來越多的優質和高通量的DNA測序技術也隨之出現，如離子半導體測序技術，通常被稱為開發者的品牌Ion Torrent。這些測序技術使得在基因組生物學和遺傳學領域內研究擴增片段成為可能，包括癌症遺傳學研究、系統發育研究和人類遺傳學。以16S rRNA基因為例，該基因是每個細菌和古菌基因組的一部分，且高度保守，透過將擴增片段序列與已知序列進行比較，可以對細菌進行分類。
幾乎所有的擴增片段測序都需要對擴增產物進行量化，這通常涉及捕獲步驟和檢測步驟，具體的實試方法各有不同。
擴增片段的應用
PCR可用於從人類DNA樣本中判斷性別。透過選擇Alu元素插入位點進行擴增和評估片段的大小，性別測試利用AluSTXa來對應X染色體，AluSTYa對應Y染色體，這樣的設計能有效降低錯誤可能性。當放大同源區域時，插入的染色體會產生較大的片段。男性則可被區分為擁有兩個DNA擴增片段，而女性僅有一個擴增片段。此法的方法包裝裡包含一對擴增位點的引子和選擇性聚合酶鏈反應試劑。在肺結核的診斷方面，LCR也被用作檢測，目標序列包含蛋白質抗原B，由四個寡核苷酸引子針對感覺和反向鏈分別進行的。
透過各種檢測和捕獲步驟來評估放大的產物或擴增片段。隨著擴增片段測序的發展，從常見樣本中所產生的各種擴增片段會被連接並進行測序，隨後再進行質量控制分類，最終計算出相同類型的數量以反映它們在樣本中的相對豐富性。
隨著技術的進步，擴增片段已成為當今基因研究中不可或缺的一部分。但在這個快速發展的領域中，我們是否充分理解擴增片段所蘊含的潛力？
