20世纪末,Vogelstein等提出数字PCR(digitalPCR,dPCR)的概念,通过将一个样本分成几十到几万份,分配到不同的反应单元,每个单元至少包含一个拷贝的目标分子(DNA模板),在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增,扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析。PCR实际上是一个在模板DNA、引物(模板片段两端的已知序列)和四种脱氧核苷酸等存在的情况下,DNA聚合酶依赖的酶促合成反应,扩增的特异性取决于引物与模板DNA的特异结合。数字PCR是定量技术,基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量,是一种定量的方法。苏州国产数字PCR解决方案
国产品牌市场份额的不断扩大,固然有、贸易战等因素,但更关键在于,国产dPCR企业,立足本土,洞察客户需求,不断提供各种应用场景下的解决方案。在仪器的自动化程度上,领航基因、思纳福医疗、达微生物分别推出全自动一体机,领航基因更是领行业之先,推出了数字PCR工作站;在终端应用开发上,继科维思HER2基因扩增检测试剂盒(数字PCR法)获得NMPA认证后,2022年新羿生物推出较早基于数字PCR技术的NMPA获证检测试剂盒;领航基因基于dPCR推出血流检测试剂盒和结核与非结核分枝杆菌检测试剂盒,并全速推进试剂盒注册临床试验进度;在荧光通道上,领航基因、思纳福医疗、新羿生物大幅国外进口品牌的2-4色荧光通道,分别推出7色、6色及5色荧光通道,进一步提升样本利用率和检测靶标覆盖范围,降低试验成本。德国国产数字PCR技术dPCR被称作第三代PCR技术,但dPCR技术的广泛应用逐渐显现出一些不足之处。
引物设计(DesignPrimers):引物长度(PrimerLength):18-25个碱基之间。短的引物更易于同靶序列结合,但过短的引物也更可能同基因组上的多个区域相结合而产生非特异性扩增产物。更长的引物会提高同靶序列结合的特异性,但过长的引物(>30bp)同靶序列结合速度变慢,降低结合率。引物长度和组成直接影响引物Tm值(PrimerMeltingTemperature)和退火温度(AnnealingTemperatures)。引物的组成——GC%含量(GCContent):指引物总碱基中G和C碱基数量的百分比,该值应在40-60%之间。如果模板序列的GC含量较高,推荐使用较高Tm值的引物。
作为时下的热点技术,数字PCR是将核酸样品分配到大量单独、平行的微反应单元(nL,纳升级别)中,使得每个反应单元中尽可能含有1个模板分子,并在此基础上进行扩增、检测和分布统计,从而实现靶标分子的比较 计数。(图:数字PCR技术原理)根据微反应单元的不同形式,数字PCR产品可分为微板式、微滴式和芯片式等。目前,市场上主要的数字PCR产品主要是基于微滴式和芯片式,如Bio-Rad公司的QX200微滴式系统和ThermoFisher公司的QuantStudio系统等。与一、二代PCR技术相比,数字PCR具有很多优势:一是特异性、灵敏性均有显著提高;二是在不依赖内参和标准曲线的前提下,可直接得到比较 量化指标;三是微反应单元相互独立、封闭,避免了PCR抑制剂及不同核酸分子扩增产物间的相互干扰,准确度和可重复性较高。模板 DNA 量越多,荧光达到域值的循环数越少,即 Ct 值越小。
在PCR进行的过程中,首先是引物和探针分别结合,然后开始扩增。如果一个微滴当中有目标基因的片段,Taqman探针就会被酶切碎,荧光基团和淬灭基团分离。在后面的检测过程中,荧光基团被激发光路激发之后就会发荧光。如果没有,Taqman探针就不会被切碎,在后面的检测过程中,荧光基团吸收到激发光的能量,就会被淬灭基团给淬灭,那么仪器就检测不到这个微滴的信号。检测的过程中,并不是说一个样本中检测到了几个亮点,这个反应当中就有几个目标基因的拷贝。因为目标基因的片段,在微滴当中的分布,是符合泊松分布的(也就是说进不进的概率相等,并且相互独立)。所以,一个发光的微滴中,可能有一个或者三个四个,甚至更多个目标基因的拷贝。因此,发光的微滴数与原始的基因拷贝数并不是一对一的对应关系。无创产前筛查有望成为数字PCR在临床快速落地的应用。深圳锐讯数字PCR
数字PCR应用前景广阔,可用于病原微生物检测、基因检测、无创产前筛查、测序结果验证等领域。苏州国产数字PCR解决方案
尽管我国dPCR行业起步较晚,但在国家鼓励医疗器械创新的大背景下,以及精细医疗和个性化用药等需求推动下,dPCR成为了近年广受关注的热点领域,保持着稳定快速的增长。近年来国内诞生了如领航基因、新羿生物、锐讯生物、科维思、永诺生物、泛生子、思纳福医疗等企业,开始与国外企业同台竞技。从市场角度看,北美依然是dPCR比较大的主导市场,其次是亚洲和欧洲。由于性疾病和的高发病率以及患者对这些疾病的早期诊断意识的提高,亚太地区将成为dPCR增长速度快的市场。伯乐、凯杰、赛默飞、罗氏、因美纳等公司纷纷通过收购、投资等方式布局dPCR业务。苏州国产数字PCR解决方案
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