基因擴(kuò)增儀（ＰＣＲ儀）百科知識(shí)

一、定義與基本原理

基因擴(kuò)增儀（ＰＣＲ儀）是一種通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ?。茫瑁幔椋睢。遥澹幔悖簦椋铮?，　ＰＣＲ）技術(shù)，在體外快速擴(kuò)增特定ＤＮＡ片段的儀器。其核心原理是通過精確控制溫度循環(huán)，模擬ＤＮＡ自然復(fù)制的條件，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)ＤＮＡ的指數(shù)級(jí)擴(kuò)增。

基本步驟：

1. 變性（９０–９８℃）：雙鏈ＤＮＡ解鏈為單鏈。

2. 退火（５０–６５℃）：引物與單鏈ＤＮＡ互補(bǔ)結(jié)合。

3. 延伸（７２℃）：ＤＮＡ聚合酶以單鏈為模板合成新鏈。

二、主要類型

1. 普通ＰＣＲ儀

• 功能：僅完成ＤＮＡ擴(kuò)增，需通過凝膠電泳檢測(cè)結(jié)果。

• 應(yīng)用：克隆、基因篩查等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

2. 實(shí)時(shí)定量ＰＣＲ儀（ｑＰＣＲ）

• 染料法（如ＳＹＢＲ　Ｇｒｅｅｎ）：結(jié)合雙鏈ＤＮＡ發(fā)光。

• 探針法（如ＴａｑＭａｎ）：特異性探針標(biāo)記熒光。

• 特點(diǎn)：集成熒光檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擴(kuò)增進(jìn)程，通過熒光信號(hào)強(qiáng)度定量初始ＤＮＡ量。

• 類型：

• 應(yīng)用：病毒載量檢測(cè)（如新冠病毒）、基因表達(dá)分析。

3. 數(shù)字ＰＣＲ儀（ｄＰＣＲ）

• 原理：將樣本分割為數(shù)千個(gè)微反應(yīng)單元，統(tǒng)計(jì)陽(yáng)性信號(hào)，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量。

• 優(yōu)勢(shì)：高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)，適用于低豐度靶標(biāo)（如循環(huán)腫瘤ＤＮＡ）。

三、儀器結(jié)構(gòu)與組成

• 溫控系統(tǒng)：核心部件，通過帕爾貼模塊實(shí)現(xiàn)快速升降溫。

• 熱蓋：防止反應(yīng)液蒸發(fā)，減少冷凝。

• 檢測(cè)模塊（ｑＰＣＲ／ｄＰＣＲ）：熒光檢測(cè)器或微流體芯片。

• 用戶界面：觸摸屏或電腦軟件，用于編程和數(shù)據(jù)分析。

四、工作流程

1. 準(zhǔn)備反應(yīng)體系：ＤＮＡ模板、引物、ｄＮＴＰｓ、聚合酶、緩沖液。

2. 設(shè)置程序：設(shè)定變性、退火、延伸的溫度與時(shí)間，循環(huán)次數(shù)（通常２５–４０次）。

3. 運(yùn)行與檢測(cè)：普通ＰＣＲ需后續(xù)電泳；ｑＰＣＲ／ｄＰＣＲ實(shí)時(shí)或終末檢測(cè)。

五、核心應(yīng)用領(lǐng)域

• 醫(yī)學(xué)診斷：病原體檢測(cè)（ＨＰＶ、ＨＩＶ）、遺傳病篩查（唐氏綜合征）、癌癥基因突變分析。

• 基礎(chǔ)科研：基因克隆、表達(dá)譜研究、表觀遺傳學(xué)（如甲基化檢測(cè)）。

• 法醫(yī)學(xué)：ＳＴＲ分型用于個(gè)體識(shí)別、親子鑒定。

• 農(nóng)業(yè)與食品：轉(zhuǎn)基因作物檢測(cè)、食源性致病菌鑒定（如沙門氏菌）。

六、選型指南

• 樣本通量：

• 低通量（９６孔）：小型實(shí)驗(yàn)室。

• 高通量（３８４孔或芯片）：臨床檢測(cè)中心。

• 檢測(cè)需求：

• 定性分析：普通ＰＣＲ。

• 定量需求：ｑＰＣＲ（相對(duì)定量）或ｄＰＣＲ（絕對(duì)定量）。

• 預(yù)算：ｄＰＣＲ?。尽。瘢校茫摇。尽∑胀ǎ校茫?，需考慮耗材成本（如探針費(fèi)用）。

七、維護(hù)與故障處理

• 日常維護(hù)：

• 清潔樣品槽，避免交叉污染。

• 定期校準(zhǔn)溫度（使用外部溫度探頭驗(yàn)證）。

• 常見問題：

• 無擴(kuò)增產(chǎn)物：檢查引物設(shè)計(jì)、聚合酶活性。

• 非特異性條帶：優(yōu)化退火溫度，使用熱啟動(dòng)酶。

• 熒光信號(hào)異常（ｑＰＣＲ）：檢查探針降解或光路污染。

八、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1. 快速ＰＣＲ：微流控技術(shù)將反應(yīng)時(shí)間從小時(shí)級(jí)縮短至分鐘級(jí)（如１５分鐘完成擴(kuò)增）。

2. 便攜化：手持式ＰＣＲ儀用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（如病原體野外監(jiān)測(cè)）。

3. 多組學(xué)整合：與ＣＲＩＳＰＲ結(jié)合（如ＳＨＥＲＬＯＣＫ技術(shù)），或連接測(cè)序平臺(tái)（ＰＣＲ－ｆｒｅｅ文庫(kù)制備）。

九、注意事項(xiàng)

• 防污染措施：

• 分區(qū)域操作（試劑準(zhǔn)備區(qū)、樣品處理區(qū)、擴(kuò)增區(qū)）。

• 使用ＵＮＧ酶降解殘留ＤＮＡ。

• 數(shù)據(jù)解讀：

• ｑＰＣＲ需設(shè)置內(nèi)參基因校正（如ＧＡＰＤＨ）。

• ｄＰＣＲ注意分區(qū)效率對(duì)定量結(jié)果的影響。

以上內(nèi)容涵蓋基因擴(kuò)增儀的技術(shù)原理、應(yīng)用場(chǎng)景及最新進(jìn)展，為科研、醫(yī)療及工業(yè)用戶提供全面的參考信息。實(shí)際使用中需結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒僮饕?guī)范，確保結(jié)果準(zhǔn)確性。

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