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v近年来PCR技术的一个重要改进就是PCR反应进程加快了。俗话说，好马配好鞍。想要PCR跑得更快，仪器是很重要的。当然，试剂也不能拖后腿。所有的成分都应该齐心协力，才能共同进步。本篇就先给大家盘点一下新颖和热销的快速PCR仪。至于试剂，且听下回分解。
PCR技术的发明已经有20余年，尽管基本的过程没有太大变化，但技术的进步是显著的：一方面是试剂组分的不断改良大大提高PCR反应的灵敏度、特异性、产物长度和应用范围；一方面仪器的改进使得反应体积减小、反应成本降低，反应通量大幅提高----从过去的20ul反应体积一下可降到2-5ul（参考生物通技术文章：超微量PCR基因分型），成本压缩到原来的十分之一，顺应日益增长的高通量反应需求；近年来另一个重要的改进是加快PCR反应过程。因为传统的PCR仍然是一个相当耗时的过程。尤其是在实验室PCR仪有限的情况下，经常要提前登记，一天也才能轮上一回。这对那些赶着毕业或发文章的人来说，真是救火没水--干着急。
如果我现在告诉你，90分钟的PCR反应30分钟就能完成，你相信吗？可能不少人还是觉得有些难以置信。毕竟大家已经习惯了漫长的等待过程。不过科学总在向前发展，快速PCR也必将成为PCR的发展趋势。大胆地试一下，说不定你就爱上了它。
想要PCR跑得更快，仪器和试剂必须双管齐下。我们就先来说说仪器吧。
PCR反应总时间取决于每个循环所需的时间。每个循环中，变性-退火-延伸步骤的每次温度变化所需的时间是非常关键的影响因素。因此提高样品升降温的速率是实现快速PCR的关键。自然而然的，最大升降温速率成为选择PCR仪的一个重要考虑因素。但简单地看升降温速率还是不够的，最大升降温速率只能作为参考，因为在扩增过程中它会波动地很厉害，而反应时间关键是由样品达到目的温度所需要的时间来决定的，这与平均升降温速率和样品达到均一温度所需的时间有关。样品的升降温速率当然比模块要慢，这就好比炉子上的水壶，水壶很快就烧到100℃，但水可能还是冷的呢。还要提一点，为数据好看，一些产品介绍 “升降温速率”仅指模块最大升降温速率，闭口不提样品升降温速率。而PCR仪王牌ABI这一点就很地道，会分别列出来。仔细比较你会发现同样的最大升降温速率，实际样品升降温速率很可能差别甚远，这就是技术差别。另外，精确控温对快速PCR仪来说尤其重要。因为温度升降得非常快，如果控制不精准，会带来非特异性扩增。
Bio-Rad公司在收购MJ之后，四年磨一剑，在今年年初推出了1000系列PCR仪，包括C1000和S1000。这可是真正的快速PCR仪，不光考虑了PCR本身的时间，还能帮你节省设定程序、优化步骤以及结果分析的时间。这两款PCR仪采用了专利的折合质量（reduced-mass）样品模块，能比普通模块升降温更快，因此平均升降温速率提高了。96孔模块的最大升降温速率达到每秒5℃，平均升降温速率达3.3℃/s。它们还包含6个独立控制的加热单元，能精确控制所有孔的温度，在快速升降温的同时实现温度均一。另外，它们还是市场上唯一一款带有全自动程序编写功能的仪器，用户只需要输入扩增产物的大小、使用的DNA聚合酶的类型、期望的反应速率（普通、快、超快），软件即可以给出建议的扩增程序，帮你缩短优化实验条件的时间。就一个2 kb的片段而言，使用iProof高保真DNA聚合酶扩增，快速模式需要43分钟，超快速模式需要38分钟，不过从电泳图可以看出，产物的量还是会受到速度的一些影响。
早在2004年，ABI就推出了9800快速PCR仪，后来又陆续推出了多款快速定量PCR仪和Veriti 系列PCR仪。先来说说Veriti 96孔PCR仪吧（下图）。它在去年上市，一改传统PCR仪笨重古板的外型，非常小巧可爱。引用一位国内用户的评价：“蓝白相间的颜色搭配，圆润流线的外观，大大的触摸屏，强大的功能，人性化的操作设计让我一下子喜欢上了她。”模块的最大升降温速率为5℃/s，样品的最大升降温速率为4.25℃/s。同时它也是传统和快速PCR仪的二合一。如果你现在一直做传统PCR，而以后也许会尝试快速PCR，那么这一款是最合适的。只需要几个简单的步骤，就能从传统PCR转化成快速PCR。将ABI的GeneAmp Fast PCR Master Mix与Veriti PCR仪共同使用，扩增500 bp的片段只需25分钟；而2 kb的片段也只要40-50分钟就行了。
作为世界上第一家拥有梯度PCR技术专利的Eppendorf公司，也从最初的Mastercycler普通PCR仪发展到更快速度和更高特异性的Mastercycler ep系列。它们的广告语也让人印象深刻：速度快如微风，声音轻似耳语。与其他的合金模块不同，Mastercycler ep梯度PCR仪采用的是银制模块，具有非常快速的升温和降温速率，升温可达6 ℃/秒，降温也达4.5 ℃/秒。想当年，ABI还有升降温速率达5 ℃/秒的黄金模块，不过只是银质镀金而已，要是足金的现在可赚大了。扯的有点远，赶紧回来。Mastercycler ep梯度PCR仪还有一种特殊的创新技术——Impulse PCR（脉冲PCR）技术。第一步PCR反应时温度以极快的速率（8 ℃/秒）上升，在聚合酶启动延伸反应前，引物和DNA之间的氢键已断裂。这样，既加快了反应，又增加了特异性，通过仪器本身实现hot start的效果。过去需要1小时才能完成的标准PCR程序应用Mastercycler ep gradient S只需不到30分钟就可以完成。
快速PCR依赖仪器和试剂的并驾齐驱。如果你使用快速PCR仪后，而用野生型的DNA聚合酶，则有可能导致反应失败或效果差。就好像老太太上跑步机，机器开得再快也没用，老太太的步子跟不上，一不留神还会摔下来。在快速PCR的过程中，所有的成分都应该齐心协力，才能共同进步。下一步我们来看看快速PCR中试剂的改进。（待续）
（生物通 余亮）
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