PCR 40年革命史诗：开辟分子诊断新纪元，赋能精准医疗新生态

风云

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，简称PCR）作为现代分子生物学“明珠”，自问世以来在临床诊断、药物研发、传染病防控等诸多领域发挥着不可替代的作用。

1983年，美国科学家Kary Mullis在驾车途中灵光一现，提出了由引物介导的DNA扩增方法，随后成功完成实验。1985年，《Science》杂志发表首篇PCR学术论文，正式宣告了这一革命性技术的诞生。今年迎来PCR技术发明40周年，回溯这场史无前例的科学革命，打开了分子诊断世界的新大门，对现代精准医学产生广泛、深远影响。

持续破局创新，彰显PCR技术应用价值

作为全球体外诊断领域的领导者，罗氏诊断早在1991年收购PCR技术全球专利，并不断引领PCR技术发展，围绕聚合酶选择、自动化操作、引物设计、结果分析等多个环节，实现破局创新并推动广泛应用，同时助力PCR检测朝着全自动、标准化、智能化方向不断迈进，引领分子诊断新未来。

革新DNA聚合酶，驱动PCR广泛应用

PCR技术诞生初期，DNA聚合酶I（Klenow）高温下会失活，导致每个循环需要手动补充新的聚合酶，严重限制了PCR的应用。直到耐热性DNA聚合酶——Taq DNA聚合酶被发现，PCR才得以在连续循环中完成自动反应，进而迈入广泛应用的新阶段。

罗氏诊断通过基因工程获得的纯度更高、稳定性更好的第二代重组Taq酶，反应速率更快的第三代Taq酶，以及能同时扩增DNA 和 RNA 的多种新型DNA聚合酶相继出现，进一步加速了PCR技术在临床范围的广泛应用。此外，罗氏诊断领先的ExpandTM长模板PCR系统，可高效扩增约 20 kb 长的基因组 DNA 片段，有效促进PCR在科学研究领域的深入发展。

升级自动化PCR仪，确保检验精准可靠

依靠耐热Taq酶，全自动扩增的PCR仪应运而生。以常见的荧光定量PCR仪为例，精准的温控和光路系统是其设计核心。而传统的PCR仪存在边缘效应，孔与孔之间在温度和荧光强度上具有不均一性，影响了检测准确性。

罗氏诊断PCR系统，采用Therma-BaseTM半导体热循环等技术以提高加热和散热速度，同时在光路系统中借助五棱镜减少光程差，从而消除边缘效应，进一步提升检测精密度和准确性，更好地满足了检验需求。

创新引物设计，显著提高PCR检测成功率

自动化PCR仪帮助实验室人员解放双手，使其更加专注于实验设计与结果分析，尤其是关键的引物设计环节。以人类免疫缺陷病毒（HIV）检测为例，该病毒变异性强，并且不同基因组之间存在明显差异，如HIV-1 O组和M组在env和pol基因的差别可分别达到50%和30%，对引物设计提出了挑战。若针对单靶区、序列差异大区域及易突变区域进行引物设计，极易导致漏检。

针对这一难点，罗氏诊断cobas® HIV-1 RNA定量检测，创新采用保守区域gag+LTR双靶标设计，减少因药物压力引起的基因突变而导致的漏检、错检。此外，罗氏诊断于1998年启动全球病毒基因组监测项目，基于上万条病毒序列数据库，优化引物设计，确保覆盖更多病毒基因型和亚型，最大程度避免漏检。

AI赋能结果分析，引领PCR智能化新方向

一直以来，结果分析作为PCR实验的关键环节备受重视，然而传统荧光定量PCR实验依赖人工根据扩增曲线和CT值等进行判读，存在因操作者主观偏差带来检验结果差异的风险。

近年来AI技术在医疗领域的深入融合，为更加智能化、标准化的PCR结果判读提供了新思路。罗氏诊断全自动分子诊断系统 cobas® 5800/ 6800/8800，引入AI大数据分析，使其深度学习超过40万条PCR曲线，同时引入近70个质量和有效性检查指标，实现自动化及智能化精准判读PCR结果，确保检测结果准确可靠。

不断领跑PCR新传奇，加速分子诊断新时代

自动化、标准化一直是现代医学检验实验室的重要发展方向。多年来，罗氏诊断除了不断攻克关键技术环节的挑战，也持续加速其自动化征程。cobas® Amplicor作为其首款自动化PCR平台，引领PCR从手工操作进入自动化扩增阶段；全自动医用PCR分析系统cobas® AmpliPrep/cobas®  TaqMan的发布，标志着PCR检测实现从样本提取、扩增、检测到数据报告的全流程自动化；此外，近几年推出的cobas® 5800/ 6800/8800等全自动分子诊断系统，全力满足了各类医疗机构不同场景下的多元检测需求，推动分子实验室自动化、智能化发展。



cobas® 5800 全自动分子诊断系统

同时，罗氏诊断也不断领航PCR革新升级，于1998年发布LightCycler®实时荧光定量PCR（qPCR）仪*，正式迈入更为精准、灵敏的qPCR时代。随后，以2022年在中国上市的罗氏诊断Digital LightCycler® System*为代表的突破性第三代PCR技术——数字PCR，正凭借绝对定量、高灵敏度、高精准度等优势，持续赋能感染、肿瘤等多领域精准医疗新发展。此外，罗氏诊断2024年在华全新发布的LightCycler® PRO System实时荧光定量PCR仪*，作为新一代qPCR传奇，实现7通道多重检测，开启了分子检测又一新篇章。未来，罗氏诊断将继续开拓创新，充分发挥在PCR领域的技术与资源优势，引领中国分子检测变革新纪元。



Digital LightCycler® System



LightCycler® PRO System实时荧光定量PCR仪

*产品尚未获得国家药监局审批，仅用于科学研究，不用于临床诊断

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