1983 में, कैरी मुलिस कैलिफोर्निया के एक राजमार्ग पर गाड़ी चला रहे थे, तभी उन्हें डीएनए की कई गुना प्रतियां बनाने का एक तरीका सूझा। यही विचार पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) के रूप में विकसित हुआ। इसके लिए उन्हें 1993 में नोबेल पुरस्कार मिला। पीसीआर अब जीव विज्ञान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से एक है। यह डीएनए की एक प्रति को कुछ ही घंटों में अरबों प्रतियों में बदल सकता है।

यह अभिक्रिया तीन तापमानों से होकर गुजरती है। डीनेचुरेशन प्रक्रिया में डीएनए लगभग 95 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, जिससे डबल हेलिक्स एकल स्ट्रैंड में टूट जाता है। एनीलिंग प्रक्रिया में यह लगभग 50 से 65 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होता है, जिससे प्राइमर लक्ष्य अनुक्रम से जुड़ पाते हैं। एक्सटेंशन प्रक्रिया में यह लगभग 72 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होता है, जहां एक ऊष्मा-स्थिर डीएनए पॉलीमरेज़, आमतौर पर टैग, प्राइमर को विस्तारित करता है और नए स्ट्रैंड का संश्लेषण करता है। प्रत्येक चक्र डीएनए की मात्रा को दोगुना कर देता है। तीस चक्रों से एक अरब गुना प्रवर्धन होता है।

पीसीआर का उपयोग कई उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यह रोगजनक डीएनए का पता लगाकर संक्रमणों का निदान करता है। यह अनुक्रमण और क्लोनिंग के लिए डीएनए को प्रवर्धित करता है। यह उत्परिवर्तन और आनुवंशिक विकारों का पता लगाता है। इसका उपयोग अपराध स्थलों से डीएनए का विश्लेषण करने के लिए फोरेंसिक में किया जाता है। इसका उपयोग अनुसंधान में जीन अभिव्यक्ति का अध्ययन करने और आरएनए की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिसे आरटी-पीसीआर कहा जाता है। कोविड-19 महामारी के दौरान, पीसीआर परीक्षण एक आम शब्द बन गया।

यह तकनीक सरल, तीव्र और संवेदनशील है। इसमें प्राइमर का सावधानीपूर्वक डिज़ाइन, संदूषण पर नियंत्रण और परिस्थितियों का अनुकूलन आवश्यक है। जब यह कारगर होती है, तो यह एक छोटे से नमूने को विश्लेषण के लिए पर्याप्त डीएनए में परिवर्तित कर देती है। जब यह विफल होती है, तो यह गलत अनुक्रम को प्रवर्धित कर सकती है या कुछ भी प्रवर्धित नहीं कर सकती।