在过去的30多年中,聚合酶链式反应(PCR)技术历经了三个时代的发展。
第一代PCR技术以琼脂糖凝胶电泳为主要手段,用于对PCR产物进行定性分析。
进入第二代后,通过引入荧光基团,PCR进程得以实时监控,并利用荧光信号的积累进行基因的定量分析。
而到了第三代数字PCR技术,无需标准品,便能实现目标核酸的绝对定量,并显著提高检测的灵敏度和精密度。
尽管PCR技术在不断地演变,但它始终在我们的视野中占据一席之地,如今已深入到分子生物学研究的各个层面。
特别是在当前全球大流行病的背景下,PCR技术的强大之处得到了充分展现。
面对传统PCR、荧光定量PCR与数字PCR的选择,我们需要明确它们各自的技术基础。
这三代PCR技术都源自PCR反应的基本原理和三个重要阶段:指数期、线性期和平台期。
指数期:
在指数期内,每个循环的PCR产物量大约增加一倍(假定反应效率为100%),这一阶段的扩增反应具有高度的特异性和精确度。
线性期:
随着PCR反应体系成分的消耗,反应开始减缓,其中一个或多个成分限制了反应的进行,导致每个循环的PCR产物不再呈指数级增长。
平台期:
当反应停止时,产物不再增加。由于每个样品的反应动力学不同,每个反应将在不同的时间点进入平台期。
传统PCR技术主要依赖于琼脂糖凝胶电泳来分析PCR终产物(图示2),其局限性在于只能进行定性分析。
荧光定量PCR技术则通过在PCR反应体系中加入荧光基团,使得在指数期内扩增曲线的检测更加精确(图示3),从而能够实现更加准确的定量分析。Cq值是扩增产物荧光强度超过背景时的一个荧光强度值,通过比较未知浓度样品与标准品的Cq值,可以精确测定模板DNA的数量。
数字PCR技术:
数字PCR通过将样本DNA随机分布到独立的反应单元中,每个单元中包含或不包含目标分子。通过对每个单元的阴性或阳性荧光信号进行检测并进行统计学分析,可以计算出原始样本的拷贝数(无需参考标准品或内源性对照品)。
为了在众多选择中做出明智的决定,深蓝云为您提供了实时荧光定量PCR系统和数字PCR系统。
Azure Cielo™实时荧光定量PCR系统:
该系统来自Azure Biosystems公司,提供灵活的配置选项如3通道和6通道。其采用高能LED作为光源系统,确保了高强度的光源和良好的光源一致性;帕尔贴温度模块则具有快速的升降温速率,并可设置12列跨度30°C的温度梯度。其卓越的CMOS拍照和光纤信号传输系统保证了高灵敏度和快速的传输速度。
Naica™微滴芯片式数字PCR系统:
该系统是法国Stilla Technologies的产品,它通过自动生成单层平铺的微滴进行单分子PCR扩增。通过高分辨率的三色或六色荧光通道检测和自动QC质控,该系统能够识别多色荧光中的有效阴阳性微滴,从而实现目的DNA/RNA的绝对定量检测。它还提供单微滴追溯功能,确保了数据的真实可靠性。
参考文献: