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一文了解第三代PCR —数字PCR技术、应用、市场发展梳理 | 行研

2021-7-5 17:42| 编辑: 归去来兮| 查看: 2983| 评论: 0|来源: 思宇医械观察 | 作者:Jennifer

摘要: 在全球医疗器械行业中,体外诊断是占比最高的细分领域之一,根据诊断原理的不同,体外诊断产品分为分子诊断、免疫诊断、生化诊断等多种类型。其中,分子诊断的灵敏度、特异性、准确性等均较为突出,尤其是在新冠肺炎 ...


文章来源:思宇医械观察

作者:Jennifer

正文字数:5318字

预计阅读时间:13分钟(建议先收藏再看~)


一、技术篇


在全球医疗器械行业中,体外诊断是占比最高的细分领域之一,根据诊断原理的不同,体外诊断产品分为分子诊断、免疫诊断、生化诊断等多种类型。其中,分子诊断的灵敏度、特异性、准确性等均较为突出,尤其是在新冠肺炎疫情全球蔓延的大背景下,以PCR为代表的分子诊断技术得到了加速发展。


(一)什么是PCR?


PCR,即聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)的英文缩写,是一种以DNA双链复制原理为基础,对特定核酸样本进行体外扩增的生物技术,能够将微量的核酸样本迅速拷贝至几百万倍,便于后续的分析研究。该技术源起于20世纪70、80年代,经过几十年的发展,经历了初代传统PCR、第二代荧光定量PCR和第三代数字PCR的演变,在医疗筛查诊断、生命科学基础研究、法医分析鉴定及食品卫生和环境检测等方面得到广泛应用。


(二)数字PCR技术详解


作为时下的热点技术,数字PCR是将核酸样品分配到大量独立、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绝对计数。


(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Thermo Fisher公司的Quant Studio系统等。


与第一、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,可直接得到绝对量化指标;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。


表1 三代核酸检测技术对比

技术方法

概念

技术优势

技术劣势

传统PCR


采用普通PCR扩增仪扩增靶基因,通过琼脂糖凝胶电泳对产物进行定性分析

★可实现特定核酸片段的体外复制

★ 相关核酸染料对操作人员和环境具有危害

★易出现假阳性结果

★耗时时间长、操作复杂

★无法准确定量

荧光定量PCR


是一种在DNA扩增反应中,以荧光化学物质测每次聚合酶链式反应(PCR)循环后产物总量的方法。通过内参或者外参法对待测样品中的特定DNA序列进行定量分析。

★污染风险低

★操作流程更简单、经济高效

★样品加样量少


★不同厂家生产的试剂和设备之间的差异对检测结果影响较大,不具备可比性

★存在背景值的影响,结果易产生偏差

★低拷贝的DNA难以检测

★受PCR抑制物的影响较大

数字PCR


将核酸样品分配到大量独立、平行的微反应单元(纳升级)中,部分反应单元包含靶标分子(阳性),而其他不包含(阴性),接着进行扩增,并利用TaqMan化学试剂或染料标记探针检测靶标序列,能够实现靶标分子的绝对计数。

★特异性强、灵敏度高

★ 绝对定量,准确性好

★抗干扰能力强

★ 因需要对反应体系进行拆分和分配,因而对模板量要求高,过多会导至无法定量,过少会导至信号过低。

★对引物的特异性要求高

(数据来源:华安证券研究所研报、公开信息整理)


二、 应用篇

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