数字PCR作为第三代PCR技术，它是将分子生物学与现代微机电、微纳制造等工程技术相结合的典范。数字PCR以聚合酶链式反应的理论和技术体系为基础，结合现代微机电和光学检测技术，实现单分子水平的核酸精确定量检测。数字PCR的核心思想是将核酸样品平行划分为大规模单分子水平的微反应单元，然后对众多微反应单元内的靶序列进行扩增和光学检测，实现绝对定量和痕量分析。该技术的诞生和发展为核酸精确测定和基因分析提供了全新的思路，并具有比传统实时荧光定量PCR技术更好的精确性和灵敏度。目前，该技术已经在肿瘤个体化诊疗、基因编辑、液体活检等前沿生命科学研究、临床医学检验及生物医学检测等多个领域实现突破性应用和发展。 一、数字PCR简介 PCR(Polymerase Chain Reaction)反应即聚合酶链式反应,是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,它可看作是生物体外的特殊DNA复制,PCR的最大特点,是能将微量的DNA大幅增加。利用这一特性,可以将样本中微量DNA进行大量扩增(如血液,唾液,病原体等),进而进行下一步检测。 对样本DNA进行定量分析的一种方法为定量PCR,其原理是利用荧光探针对产物进行标记,利用与参照DNA荧光强度的比值得到样本DNA含量。然而定量PCR往往需要绘制标准曲线,且需要参照样本作为对比,得到的DNA定量也是相对定量分析,无法满高精度的测量需求。 二、市场综述 Markets and Markets在2017年6月发布研究报告,对2017年-2022年定量PCR和数字PCR市场进行了分析和预测。分析指出,全球定量PCR和数字PCR市场将以8.9%的年复合增长率增长,到2022年将达到53.1亿美元。值得注意的是,虽然目前定量PCR占据更多的市场份额,然而预计数字PCR增长将超过定量PCR。 截止到2016年,北美仍然是最大的市场,其次是欧洲,再其次是亚太地区。虽然亚太地区目前市场份额不是最大的,然而在未来5年增长率将会是最高的,其中中国,日本,印度三个国家将是亚太地区市场和技术增长的主要来源。对企业类型进行划分,分为三档企业,其中第一档为收入大于10亿美元企业,第二档为1亿至10亿美元,第三档为小于1亿美元。发现分别占有45%,34%,21%,这说明该行业存在巨头,但是尚未形成垄断,对于相对初步的企业仍有机会。 三、应用前景与结语 数字PCR由于其定量的精确性和可靠性,在检测领域具有广阔的应用空间。特别是由于其所需样品量少而检验精度高,适合无创活体检测,这有利于在医疗领域的推广。主要可应用于癌症检测,病原体检测(特别是病毒),产前检测,器官移植分析,以及在农业畜牧业的检测应用。癌症早期筛查和癌症突变检测评估用药方案是目前研究最多,也是进展最快的两个方面。可以预见,伴随医疗技术发展,对于检测要求不断提高,数字PCR作为新一代检测手段将迎来新发展和新增长。 在数字PCR领域,国内不少企业依托的是国外Quant Studio 3D技术,如果能够突破国外技术垄断,生产具有自主知识产权的仪器,将在技术源头更具有优势。另外,数字PCR应用于临床经验较少,因此建立自己的检测体系(检测试剂,检测系统等),建立结果评估分析体系,建立独有的样本库和数据库以及建立与临床的合作关系,成为企业创新和竞争的核心。
