PCR技术的前世今生！

大v

导读：从1985年聚合酶链反应(PCR)技术的问世开始，基因组学迈入了一个全新时期。随之，PCR技术成为20世纪生物医药领域革命性创举，使人们梦寐以求的体外无限扩增核酸片段的愿望成为现实。随着科技与科学研究的高速发展，PCR技术已经发展到了第三代…
                                                          第一代PCR技术--定性PCR技术
定性PCR技术一般在普通PCR仪扩增结束后，通过琼脂糖凝胶电泳，分离扩增产物并得到目的基因有无的定性结果。通常可以将定性PCR分为普通PCR仪、高速PCR仪。
普通PCR仪最为常见，经济型产品的升降温在3-4℃/s，此类PCR仪的特点是经济实用，适用于多数基因扩增实验，缺点是对于某些基因片段的扩增特异性差。中高档产品的升降温在5-6℃/秒，适用于多数基因扩增实验，扩增特异性比经济型产品有所提高，但不适合用于疑难扩增片段。
高速PCR仪的升降温在8℃/s-10℃/s，此类PCR仪的特点是升降温快、温度均一性和精确度高、扩增产物特异性好，多用于疑难扩增基因片段的基因扩增。
                                                         第二代PCR技术一荧光定量PCR技术
1993年，日本Higuchi等人首次采用动态PCR方法和封闭式检测方式对目的核酸数量进行定量分析，首次提出了荧光定量PCR技术的概念。1995年美国PerkinElmer公司研制成功具有革命性意义的荧光定量PCR技术。1996年美国Applied Biosystems公司推出了成熟的实时荧光定量PCR(Real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction,FQ-PCR)技术，使高效的DNA定量、定性分析，以及高灵敏性DNA扩增成为可能。
自2000年至2010年，荧光定量PCR技术处于市场导入期，价格高昂，热光源使用寿命短，软件不友好，仪器使用频率普遍偏低。2011年-2022年，荧光定量PCR逐渐得到广泛普及。尤其是新冠疫情的影响，客观上大大促进了国产定量PCR厂家的大力发展。
近些年荧光定量PCR技术逐渐向触屏操作、长寿命冷光源、高强度全光谱激发、光源免校准免维护、检测器更灵敏、升降温更快、温度均一性稳定性更好的趋势发展。
目前主流进口定量PCR品牌主要有：美国Applied Biosystem，美国Roche，美国Bio-Rad，德国Jena，这四大主流品牌各具特色，占据进口产品市场90%以上的份额，其他多个品牌总的市场占有率低于10%。
主流国产品牌有：宏石、力康、天隆、博日，四大品牌占据70%以上的国产市场份额，其他多个品牌市场占有率低于30%。
                                                            第三代PCR技术-数字PCR技术
2006年Fluidigm公司推出了第一台基于芯片的商品化数字PCR系统，但该产品技术上无法达到更加精细的要求，时间和耗材成本限制了dPCR技术的发展。随后，QuantaLife利用油包水微滴生成技术开发了微滴式数字PCR技术。2011年，QuantaLife公司被Bio-Rad公司收购，Bio-Rad为数字PCR概念的普及和应用领域的拓展发挥了重要作用。2012年，RainDance公司推出Raindrop型号数字PCR设备，这个设备将其原有的二代测序文库制备平台技术平移到数字PCR技术平台，在高压气体驱动下，将每个标准反应体系分割成包含100万至1000万个皮升级别微滴的反应乳液，提供更高的检测动态范围，适用于处理更大浓度差异的不同样品。2013年，Life-technologies推出了QuantStudio 3D数字PCR系统(同年被 Thermo Fisher收购)。2016年，Stilla Technologies推出Naica crystal微滴数字PCR系统，结合了基于腔室的dPCR的二维阵列格式和使用液滴分区隔离，液滴产生的机制是采用压力梯度产生液滴。2017年1月，伯乐收购RainDance。2019年1月，凯杰宣布已经收购Formulatrix公司数字PCR技术，正式进军数字PCR市场。2021年罗氏推出其数字PCR产品Digital Lightcycler系统。Thermo Fisher 2021年收购Combinati公司，推出QuantStudio Absolute Q数字PCR系统，技术路线不同于低端机的QuantStudio 3D，是整体性能提升的数字PCR产品。BioRad也于2021年收购了位于科罗拉多州的数字PCR公司Dropwork。
2017年之后，国内涌现出70余家数字PCR厂家，包括锐讯生物、达威生物、新弈生物等。数字PCR技术作为新一代PCR技术，市场前景广阔，应用领域众多，临床需求明确，由此受到国际巨头和国内新锐公司的青睐。目前数字PCR市场已进入成长期，未来3-5年将决定哪几家公司成为头部，用产品和市场率占领市场。坐等时间见分晓。

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