数字PCR(Digital PCR,dPCR)技术是一种新的核酸检测和定量方法,与传统定量PCR(qPCR)技术不同,数字PCR采用绝对定量的方式,不依赖于标准曲线和内参,而是直接检测目标序列的拷贝数。由于这种检测方式具有比传统qPCR更高的灵敏度,特异性和精确性,因此dPCR可以迅速地得到广泛应用,特别是在极微量核酸样本检测、复杂背景下稀有突变检测和表达量微小差异鉴定方面的应用已被普遍认可。
事实上dPCR与qPCR两者皆定位于同样的平台基础--聚合酶链式反应和双链DNA标记技术,但两者采用的是完全不同的定量策略和思想方法,dPCR和qPCR并没有实验方法和思路上的承继关系,从这个角度来说,目前很多人把dPCR称为第三代PCR技术并不准确。
dPCR的样本既可以来自组织也可以来源于血液,血液来源的样品dPCR实验是一个无创检验,可以对患者的肿瘤表达的相关生物标志物基因进行实时检测,达到动态的分析肿瘤的生长代谢情况,从而为临床的给药或手术提供一定的理论基础和方案。
从上世纪90年代以来qPCR技术的爆发式发展使得现代核酸检测技术具有全新的面貌,而进入二十一世纪之后,速度更快、通量更高。成本更低的DNA测序技术正在迅速发展,也是目前竞争最为激烈的研究领域之一,即使在这种情况下,dPCR技术仍然以其高度的灵敏性和特异性在诸多科学领域争取到属于自己的一席之地。即使在一些传统的qPCR应用领域,也有一些实验室同时选择dPCR平台进行平行实验以保证实验结果的准确和可重复性。
目前对于dPCR技术在肺癌靶向治疗中相关基因突变和基因表达丰度的变化检测和分析方面都得到了很好的应用,在其他的癌症包括乳腺癌,前列腺癌等疾病的相关基因突变检测也发挥着很重要的作用。
最近,清华大学的Wang Peilu及其同事使用dPCR技术检测到在原发性的乳腺癌中有7%的ESR1基因突变,组织样本和血液中均可检测到突变的ESR1基因。这项研究进一步表明dPCR技术可以检测肿瘤的基因变化以及预测肿瘤的复发情况。
除了上述的应用,dPCR在基因表达研究、microRNA研究、基因组拷贝数鉴定、癌症标志物稀有突变检测、致病微生物鉴定、NGS测序文库精确定量和结果验证等领域的应用都令人极为期待,而在转基因成分鉴定、分子标准品精确定量、环境样本检测等具体的应用方向上,已经有大量实验数据和结果证明了dPCR技术的优良性能。
与传统qPCR技术相比,数字PCR技术具有极高的灵敏度、特异性和精确性,但截止目前而言,dPCR对广大科研工作者仍然是一种全新的检测方法,我们在看待dPCR的应用前景时,更应该保持一种开放的心态,与其说dPCR技术是一个新的检测平台,不如把它视为一种全新的技术思路和手段,在这个平台上必将有更多的应用帮助我们深入到分子生物学研究的更高层次。