聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，簡稱PCR）作為現(xiàn)代分子生物學(xué)“明珠”，自問世以來在臨床診斷、藥物研發(fā)、傳染病防控等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。

1983年，美國科學(xué)家Kary Mullis在駕車途中靈光一現(xiàn)，提出了由引物介導(dǎo)的DNA擴(kuò)增方法，隨后成功完成實驗。1985年，《Science》雜志發(fā)表首篇PCR學(xué)術(shù)論文，正式宣告了這一革命性技術(shù)的誕生。今年迎來PCR技術(shù)發(fā)明40周年，回溯這場史無前例的科學(xué)革命，打開了分子診斷世界的新大門，對現(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生廣泛、深遠(yuǎn)影響。

01、持續(xù)破局創(chuàng)新 彰顯PCR技術(shù)應(yīng)用價值

作為全球體外診斷領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，羅氏診斷早在1991年收購PCR技術(shù)全球?qū)＠?，并不斷引領(lǐng)PCR技術(shù)發(fā)展，圍繞聚合酶選擇、自動化操作、引物設(shè)計、結(jié)果分析等多個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)破局創(chuàng)新并推動廣泛應(yīng)用，同時助力PCR檢測朝著全自動、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方向不斷邁進(jìn)，引領(lǐng)分子診斷新未來。

革新DNA聚合酶，驅(qū)動PCR廣泛應(yīng)用

PCR技術(shù)誕生初期，DNA聚合酶I（Klenow）高溫下會失活，導(dǎo)致每個循環(huán)需要手動補(bǔ)充新的聚合酶，嚴(yán)重限制了PCR的應(yīng)用。直到耐熱性DNA聚合酶——Taq DNA聚合酶被發(fā)現(xiàn)，PCR才得以在連續(xù)循環(huán)中完成自動反應(yīng)，進(jìn)而邁入廣泛應(yīng)用的新階段。

羅氏診斷通過基因工程獲得的純度更高、穩(wěn)定性更好的第二代重組Taq酶，反應(yīng)速率更快的第三代Taq酶，以及能同時擴(kuò)增DNA 和 RNA 的多種新型DNA聚合酶相繼出現(xiàn)，進(jìn)一步加速了PCR技術(shù)在臨床范圍的廣泛應(yīng)用。此外，羅氏診斷領(lǐng)先的ExpandTM 長模板PCR系統(tǒng)，可高效擴(kuò)增約 20 kb 長的基因組 DNA 片段，有效促進(jìn)PCR在科學(xué)研究領(lǐng)域的深入發(fā)展。

升級自動化PCR儀，確保檢驗精準(zhǔn)可靠

依靠耐熱Taq酶，全自動擴(kuò)增的PCR儀應(yīng)運而生。以常見的熒光定量PCR儀為例，精準(zhǔn)的溫控和光路系統(tǒng)是其設(shè)計核心。而傳統(tǒng)的PCR儀存在邊緣效應(yīng)，孔與孔之間在溫度和熒光強(qiáng)度上具有不均一性，影響了檢測準(zhǔn)確性。

羅氏診斷PCR系統(tǒng)，采用Therma-BaseTM 半導(dǎo)體熱循環(huán)等技術(shù)以提高加熱和散熱速度，同時在光路系統(tǒng)中借助五棱鏡減少光程差，從而消除邊緣效應(yīng)，進(jìn)一步提升檢測精密度和準(zhǔn)確性，更好地滿足了檢驗需求。

創(chuàng)新引物設(shè)計，顯著提高PCR檢測成功率

自動化PCR儀幫助實驗室人員解放雙手，使其更加專注于實驗設(shè)計與結(jié)果分析，尤其是關(guān)鍵的引物設(shè)計環(huán)節(jié)。以人類免疫缺陷病毒（HIV）檢測為例，該病毒變異性強(qiáng)，并且不同基因組之間存在明顯差異，如HIV-1 O組和M組在env和pol基因的差別可分別達(dá)到50%和30%，對引物設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。若針對單靶區(qū)、序列差異大區(qū)域及易突變區(qū)域進(jìn)行引物設(shè)計，極易導(dǎo)致漏檢。

針對這一難點，羅氏診斷cobas? HIV-1 RNA定量檢測，創(chuàng)新采用保守區(qū)域gag+LTR雙靶標(biāo)設(shè)計，減少因藥物壓力引起的基因突變而導(dǎo)致的漏檢、錯檢。此外，羅氏診斷于1998年啟動全球病毒基因組監(jiān)測項目，基于上萬條病毒序列數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化引物設(shè)計，確保覆蓋更多病毒基因型和亞型，最大程度避免漏檢。

AI賦能結(jié)果分析，引領(lǐng)PCR智能化新方向

一直以來，結(jié)果分析作為PCR實驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)備受重視，然而傳統(tǒng)熒光定量PCR實驗依賴人工根據(jù)擴(kuò)增曲線和CT值等進(jìn)行判讀，存在因操作者主觀偏差帶來檢驗結(jié)果差異的風(fēng)險。

近年來AI技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的深入融合，為更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的PCR結(jié)果判讀提供了新思路。羅氏診斷全自動分子診斷系統(tǒng) cobas? 5800/ 6800/8800，引入AI大數(shù)據(jù)分析，使其深度學(xué)習(xí)超過40萬條PCR曲線，同時引入近70個質(zhì)量和有效性檢查指標(biāo)，實現(xiàn)自動化及智能化精準(zhǔn)判讀PCR結(jié)果，確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

02、不斷領(lǐng)跑PCR新傳奇 加速分子診斷新時代

自動化、標(biāo)準(zhǔn)化一直是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢驗實驗室的重要發(fā)展方向。多年來，羅氏診斷除了不斷攻克關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)，也持續(xù)加速其自動化征程。cobas? Amplicor作為其首款自動化PCR平臺，引領(lǐng)PCR從手工操作進(jìn)入自動化擴(kuò)增階段；全自動醫(yī)用PCR分析系統(tǒng)cobas? AmpliPrep/cobas? TaqMan的發(fā)布，標(biāo)志著PCR檢測實現(xiàn)從樣本提取、擴(kuò)增、檢測到數(shù)據(jù)報告的全流程自動化；此外，近幾年推出的cobas? 5800/ 6800/8800等全自動分子診斷系統(tǒng)，全力滿足了各類醫(yī)療機(jī)構(gòu)不同場景下的多元檢測需求，推動分子實驗室自動化、智能化發(fā)展。

cobas5800 全自動分子診斷系統(tǒng)

同時，羅氏診斷也不斷領(lǐng)航PCR革新升級，于1998年發(fā)布LightCycler? 實時熒光定量PCR（qPCR）儀*，正式邁入更為精準(zhǔn)、靈敏的qPCR時代。隨后，以2022年在中國上市的羅氏診斷Digital LightCycler? System*為代表的突破性第三代PCR技術(shù)——數(shù)字PCR，正憑借絕對定量、高靈敏度、高精準(zhǔn)度等優(yōu)勢，持續(xù)賦能感染、腫瘤等多領(lǐng)域精準(zhǔn)醫(yī)療新發(fā)展。

此外，羅氏診斷2024年在華全新發(fā)布的LightCycler? PRO System實時熒光定量PCR儀*，作為新一代qPCR傳奇，實現(xiàn)7通道多重檢測，開啟了分子檢測又一新篇章。

未來，羅氏診斷將繼續(xù)開拓創(chuàng)新，充分發(fā)揮在PCR領(lǐng)域的技術(shù)與資源優(yōu)勢，引領(lǐng)中國分子檢測變革新紀(jì)元。

Digital LightCyclerSystem

LightCycler? PRO System實時熒光定量PCR儀