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PCR技术的前世今生

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#仪器巨头的前世今生

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分享： 2022/04/26 15:42:52

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近日，疫情防控形势非常严峻，诸多地区相继报告新冠肺炎本土确诊病例，全国也增加了多个中风险区。2020年伊始，自武汉爆发的新型肺炎迅速漫延到全国各地，核酸检测的PCR技术成为最热的检测技术之一。那么，你了解PCR技术的前世今生吗？

Kary B.Mullis

KARY MULLIS (1944.12.28-2019.8.7)

PCR的起源

充满传奇色彩的 PCR 发现过程

聚合酶链式反应（英文：Polymerase chain reaction，缩写：PCR，又称多聚酶链式反应），是一项利用 DNA 双链复制的原理，在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。这项技术可在短时间内大量扩增目的基因，而不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物体。

PCR 发现之旅得要从 1983 年春天的一个夜晚说起。穆利斯载着在 Cetus 公司工作时认识的女友从旧金山前往乡下度过周末，汽车行驶在蜿蜒盘旋的 128 号公路上。据穆利斯本人在其自传《心灵裸舞》中回忆：

「那是在 1983 年的一天，我正开车疾驰在高速公路上。渐渐地，我的视线模糊了，思绪飘回到实验室…… 突然，我好像看见 DNA 分子近在咫尺，蓝色的、粉色的，都那么鲜亮，纠缠在一起…… 」

一个念头出现在他的脑海中 —— 扩增 DNA 片段时，如果同时添加两条引物，分别扩增正义链和反义链，那么只要引物足够，岂不是可以无限循环地扩增下去！

灵感迸发的穆利斯回到公司以后，在内部的科研会议上分享了自己的想法，但是并没有多少同事对他表示认同。而他和女友的爱情也走到了尽头，实验的进度也被严重拖后。不过大佬就是大佬，收拾一番重新出发后。1984 年，PCR 技术终于获得成功，穆利斯成功扩增了一个 110bp 的人源蛋白基因片段。并发表了 Science 论文。

图片来源：Enzoklop [CC BY-SA 3.0]

1993 年，凯利・穆利斯因发明聚合酶链锁反应（PCR）而荣获诺贝尔化学奖。

图片来源：biosearch

PCR的发展历程

从 PCR 技术发明至今已过去38年，而 PCR 技术目前已发展到了第三代。在过去的38年里，PCR 技术为生命科学的发展做出了不可磨灭的贡献。

一代 PCR

通常我们说的第一代 PCR 技术就是最初的 PCR，它采用普通 PCR 扩增仪来对靶基因进行扩增，然后采用琼脂糖凝胶电泳对产物进行分析，只能用于做定性分析。

二代 PCR

第二代 PCR 就是荧光定量 PCR 技术（Real-Time PCR），也叫做 qPCR，详见《荧光定量 PCR 那些事儿》。荧光定量 PCR 通过在反应体系中加入能够指示反映进程的荧光探针，通过荧光信号的积累来监测扩增产物的积累，通过荧光曲线来判断结果，并可以借助 Cq 值和标准曲线来做定量分析。

三代 PCR

第三代 PCR 技术叫做数字 PCR（Digital PCR, dPCR, Dig-PCR），这是一种全新的 PCR 检测方式，能对核酸进行检测和定量，它能够直接计数目标分子而不依赖任何校准物，即可确定低至单拷贝的待检靶分子的绝对数目。

PCR的分类

充满传奇色彩的 PCR 发现过程

	传统PCR	实时荧光定量PCR	数字PCR
概述	在PCR循环结束时测量积聚的PCR产物的量	在发生PCR扩增时进行测量	测量阴性平行样的比例以确定绝对拷贝数
是否定量	否，但是比较凝胶上的扩增条带的强度与已知浓度的标准品可进行半定量	是，因为在PCR的指数期内采集数据，在此期间PCR产物的数量与核酸模板量成正比	是，阴性PCR反应的比例适合泊松统计计算法
应用	测序；基因分型；分子克隆	基因表达定量；质量控制和检测验证；病原体检测；SNP基因分型；拷贝数变异；microRNA分析；病毒定量；siRNA/RNAi实验	病毒载体绝对定量；核算标准品绝对定量；下一代测序文库绝对定量；稀有等位基因检测；基因表达绝对定量；混合物富集和分类

PCR的未来

PCR技术对分子生物学乃至整个生命科学界产生着巨大的作用,帮助成千上万的生命科学工作者实现对于基础生命科学的研究。

同时，也可以看到分子生物学的发展和进步时刻离不开创造性思维,其中的每一项新发明和新理论都是创造性思维的外现或物化,充分体现出它是科学技术革命的先导。作为分子生物学工作者,对现阶段的专业理论和技术不能盲从,只有善于思考、勤于动手、富于创新,才能在分子生物学这片创造性思维的沃土上实现人生价值,迎接新的生命科学世纪的到来。新型冠状病毒疫情肆虐，国产数字PCR仪的机会和潜力巨大，同时也是大势所趋，国产替代和自主研发是趋势也是刚需。现如今各PCR厂家也都全力支持，尽最大努力给疫情防控提供弹药。

加速发展、飞速崛起，历经多年沉淀，2019年，杰莱美科技有限公司的一款的PCR仪器诞生了！这款技术沉淀许久的QX系列实时荧光定量PCR仪，在近3年也获得了极大的发展，产品稳定的质量和精准的结果在短时间内收获了大量忠实用户，让客户切切实实得到了好处！眼下特殊时期，更是为国产仪器