数字PCR丨历史、原理和平台

数字PCR即Digital PCR（dPCR)，是一种核酸分子绝对定量技术。相较于qPCR，数字PCR能够直接读出DNA分子的个数，是对起始样品核酸分子的绝对定量。dPCR起源于Cetus Corporation于1988年首次发表的方法，当时研究人员证明可以通过PCR检测和扩增单个β-珠蛋白分子。这是通过将样品分开来完成的，因此某些反应包含该分子，而另一些则不包含。1990年，Peter Simmonds和AJ Brown首次使用此概念对分子进行量化。Alex Morley和Pamela Sykes于1992年正式建立了该方法作为核酸的定量技术。

1999年，Bert Vogelstein创造了“数字PCR”一词，文章正式报道于美国科学院院刊PNAS，并表明该技术可用于发现罕见的癌症突变。作者是美国癌症研究者、霍华德·休斯医学研究所研究员贝尔特·福格尔斯泰因（Bert Vogelstein）。

文章通过在结肠癌患者粪便中检测KRAS基因突变，并重点突出了dPCR定量检测的能力和潜力（由于PCR是一个指数过程，因此qPCR只能观察到两倍的扩增差异，文章却重点突出了dPCR区别这种微小差异的能力）。但文章仅仅把样本分配到384孔板中，分别用不同荧光检测突变基因和正常基因，通过计算突变基因和正常基因的比例来得出突变率。尽管为了能够提高检测性能需要将样本分配到更多的微孔或液滴中，但基本的思想都离不开Bert Vogelstein所建立的dPCR理念。