2013年PCR的技术热点

　　

生物通报道：明年是聚合酶链式反应PCR技术诞生的三十周年，这项技术为生物学，医学研究领域带来了革新性的变化，被广泛的用于传染病诊断，基因复制，遗传疾病鉴定等等方面。

经过多年的发展，PCR技术越来越完备，虽然其基本程序：变性，退火，延伸并没有发生太大的改变，但是科学家们和技术人员改进了这一方法，也研发出了许多新品种PCR方法，解答了许多此前难以回答的生物学问题。从热稳定的聚合酶，到自动热循环的程序，新的数字PCR（dPCR）方法，再到可应用于高通量PCR的相关微流体设备，没有人认为PCR是一种静态的方法。

许多PCR步骤逐渐被改进，如试剂优化，引物设计优化，产量提高，扩增片段延长，保真度提高，多重反应，定量PCR的发展，这些方面的技术进步极大的拓宽了我们选择性扩增DNA的能力，为许多下游应用提供了更为精确的产物。今天，PCR广泛应用于生态，取证和食品安全等领域，同时也是分子生物学研究基础实验的重要组成元素。

那么在未来一年里，PCR技术又会出现哪些方面的进步呢？

通量更高

继微流体PCR技术降低了反应量之后，研究人员又开始探索如何能通过dPCR增加通量，和灵敏度。数字PCR（dPCR）设备中的微流控，或液滴平台能达到皮升级的反应量，并且能在一天时间内完成从几十万到上百万的反应。

那么这种技术是如何实现这样高的通量的呢？每个液滴或者反应器中只有一个单模板，或根本没有模板，所以通过筛选阳性反应和阴性反应，就能获得绝对定量，无需标准曲线，这种方法十分合适用于拷贝数变异，罕见序列和突变检测，以及基因表达的研究。

虽然目前dPCR还处于初期发展阶段，但2012年发表的一些研究报告显然证明了这种方法的潜力。研究人员比较了dPCR和qPCR模板定量（4），证明了dPCR在检测特殊污染物，以及疾病标志物方面的潜力，并且利用dPCR细胞也能确保测序文库准备过程中的文库质量（5）。

今年dPCR发展迅猛，在4月份，RainDance Technologies公司推出了一种新型液滴平台，这一平台能进行多重dPCR反应，将每天的反应通量提高到了一亿个反应。在未来的一年里，这种技术还将取得更多的进步。

除此之外，一些公司也纷纷推出了相应的产品，比如曾入选生物通2011年创新产品的QX100微滴式数字PCR系统，这一系统是在传统PCR方法基础上采用一种全新的方式进行核酸分子的定量，与传统PCR、定量PCR相比，其结果的精确度、准确性和灵敏度更佳。

QX100微滴发生器（droplet generator）将含有核酸分子的反应体系形成成千上万个纳升级的微滴，其中每个微滴或不含待检核酸靶分子，或者含有一个至数个待检核酸靶分子，且每个微滴都作为一个独立的PCR反应器。经PCR扩增后，采用微滴分析仪（droplet reader）逐个对每个微滴进行检测，有荧光信号的微滴判读为1，没有荧光信号的微滴判读为0，最终根据泊松分布原理以及阳性微滴的比例，分析软件可计算给出待检靶分子的浓度或拷贝数。

更多QX100微滴式数字PCR系统技术信息>> >>

另外Life Technologies公司也宣布推出了QuantStudio™ 3D数字PCR系统，这是一款基于芯片的可扩展仪器，有望加速这一技术的普及。据Life Tech介绍，这款仪器价格优惠，流程简单，且手动操作时间极少。美国地区的预计售价为3万美元。

这一系统的第一代芯片能够在每次运行中最多产生20,000个数据点，满足了目前大部分数字PCR应用的需求。此外，仪器还具有很好的可扩展性，未来的芯片容量将呈指数增长，满足研究界不断增长的需求。

欢迎索取QuantStudio 3D数字PCR系统的更多资料

（生物通：张迪）

参考文献：

1.Biomed Microdevices (2012) 14:427–433(Pak et al.)

2. Lab Chip, 2012,12, 127-132

3. Nat Protoc. 2012 Apr 5;7(5):829-38.

4. J Clin Microbiol. 2012 Dec 5.

5. Electrophoresis. 2012 Dec;33(23):3506-13.