核酸体外扩增的设想最早是由Khorana在1971年提出的。“经DNA变性,与合适的引物杂交,用DNA聚合酶延伸引物,并不断重复该过程便可合成tRNA基因。”
然而当时还没有成熟的基因序列分析方法,也没有热稳定DNA聚合酶以及引物合成操作很困难。这种设想达不到实际的效果。并且在70年代初出现了分子克隆技术,一种克隆和扩增基因的途径被提供了,因此人们遗忘了Khorana的设想。
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1983年4月的一个星期五晚上,Kary Mullis开车去乡下别墅的路上,猛然闪现出“多聚酶链式反应”的想法;
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1983年12月,Mullis用同位素标记法看到了10个循环后的49 bp长度的diyi个PCR片段;
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1985年,Mullis在Cetus公司工作期间,发明了PCR。Mullis要合成DNA引物来进行测序工作,却常为没有足够多的模板DNA而烦恼;
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1985年10月25日申请了PCR的专利,1987年7月28日批准(专利号4,683,202 ),Mullis是diyi发明人;
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1985年12月20日在Science杂志上发表了diyi篇PCR的学术论文,Mullis是共同作者;
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1986年5月,Mullis在冷泉港实验室做专题报告,全世界从此开始学习PCR的方法。
根据PCR原理,商业公司在PCR仪的基础功能上不断进行创新和改进。至今,PCR仪已经更新至第三代技术。为方便读者朋友理解,本文将对三代PCR仪的原理、特点、主要厂商及产品、应用领域做一系统梳理。
第一代——标准PCR仪

标准PCR仪也叫做终点PCR仪,是指目的基因仅经过预变性、变性、退火、延伸阶段产生大量的核酸序列的PCR仪,PE-Cetus公司推出的世界上第一台PCR自动化热循环仪属于此种。根据PCR退火温度和扩增条件(细胞内/外),标准PCR又可以分为三类:普通PCR、梯度PCR和原位PCR。

1996年Applied Biosystems(现被赛默飞收购)公司推出了实时荧光定量PCR(RTFQ PCR)技术,并发明了世界上第一台荧光定量PCR仪,开始了从定性到定量的跨越。
实时定量PCR仪是指在PCR反应体系中加入能够指示DNA片段扩增过程的荧光染料(SYBR Green等)或荧光标记的特异性的探针(TaqMan Probe等),在普通PCR仪设计基础上增加荧光信号激发和采集系统和计算机分析处理系统,形成了具有荧光定量PCR功能的仪器,通过对PCR过程中产生的荧光信号积累实时监测整个PCR过程,再结合相应的计算机软件对所获得的荧光信号数据进行分析,计算待测样品特定DNA片段的初始浓度。目前根据荧光信号反应样品浓度主要有两种方法:
1.Taqman探针法

探针两端分别为报告荧光基团R和荧光淬灭基团Q,当探针完整时,R发出的荧光被Q吸收,检测不到荧光信号。探针随机结合到DNA单链上,PCR扩增时,探针被水解,R与Q分离,R发出的荧光就会被检测到。每扩增一条DNA链都会生成一个荧光分子。
2. SYBR Green Ι染料法
SYBR Green Ι是一种只有在和双链DNA结合时才会发荧光的染料。在PCR变性时,无荧光产生,到了复性和延伸阶段则能检测到荧光信号。实时荧光定量PCR仪主要应用于病原体检测、药物疗效考核、肿瘤基因检测、基因表达研究、转基因研究、单核苷酸多态性(SNP)及突变分析等细分研究方向,广泛应用于临床医学检测、生物医药研发、食品行业等研究领域。
第三代——dPCR(数字PCR)
不同于qPCR 对每个循环进行实时荧光测定的方法,数字 PCR 技术是在扩增结束后对每个反应单元的荧光信号进行采集。
数字PCR是一种基于PCR反应(聚合酶链反应)的单分子绝对定量技术。如图1,在数字PCR的过程中:
(a) PCR反应体系(含有荧光染料或探针)被分割为数以万计的均一微液滴,
(b) 其中部分微液滴内会含有一个或多个模板,
(c) 将这些微液滴收集到试管内进行PCR反应,其中含有模板的微液滴会产生扩增产物,由此具有较强的荧光,成为阳性微液滴,
(d) 在PCR反应完成后,依次对每个微液滴内的荧光进行检测,
(e) 根据微液滴信号的峰值高度,绘制出微液滴荧光分布的散点图,
(f) 通过合理的荧光分类阈值将微液滴内的荧光强度数字化,判断出其中具有较强荧光的阳性微液滴(图1f中绿色的数据点,称为“1”)和具有较弱荧光的阴性微液滴(图1f中蓝色的数据点,称为“0”),并通过“1”和“0”的个数来实现绝对定量。因此,与实时定量PCR不同,数字PCR不需要使用标准曲线,即可直接对核酸拷贝数的绝对值进行定量。
最后通过直接计数或泊松分布公式计算得到样品的原始浓度或含量。
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公司名称 广州星燎生物科技有限公司
英文名称 GuangzhouSparkleBiotechnologyCO.,Ltd
公司介绍:
广州星燎生物科技有限公司是广州一家为数不多的,专业从事荧光定量PCR仪器租赁、维保,研发咨询顾问,进口生物仪器维修,设备调剂服务的综合性公司,为用户提供定制服务方案。
实验研究和项目研发需要用到品牌各异的进口仪器,随着使用年限的不断增加,存放条件不当,仪器内部电子电路容易出现损耗,造成或大或小的故障。而进口仪器厂家售后费用高昂,售后响应速度有限。因此,属地化的第三方仪器维修服务公司能填补该项空缺。
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