9家国内外数字PCR技术领军企业

自从1985年美国科学家Kary Mullis发明PCR方法以来，该方法已经成为生命科学研究领域中最常规的实验方法之一。PCR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），用于下游多种应用，如克隆表达、芯片杂交、突变检测、测序等等。

最传统的PCR采用琼脂糖电泳的方式对PCR产物进行分析，但存在着操作繁琐、只适用于定性研究、交叉污染风险大等不足。为了避免上述传统PCR的缺陷，并对基因的表达水平进行定量分析，1992年诞生了荧光定量实时PCR。定量PCR（Quantification PCR）在PCR扩增的同时对反应体系中的荧光信号进行实时收集，通过三个参数间（荧光信号-Cq值-靶基因的起始浓度）的关系，最终确定靶基因的拷贝数或基因的表达水平。

由于定量PCR的分析最终结果依赖于Cq值，2009年The MIQE Guides（Clinical Chemistry 55 :4 611-622）的发表明确了定量实验整个流程标准化的重要性，否则就会出现实验结果无法重复，甚至结果互相矛盾的状况。更重要的该文献还给出了如何规范定量PCR流程的checklist，其核心目的就是在规范的实验流程、统一的设计思路下，得到的结果才具有可重复性，也具有可比性。但依赖于Cq值仍然是目前定量PCR最大的技术瓶颈，在这个意义上所谓的“定量”也只是相对的。而且在低拷贝靶分子、模板浓度差异细微的条件下，其检测的灵敏度、精确度都受到了限制。1999年霍普金斯大学的Bert Vogelstein教授以 Digital PCR为题发表的文章被视为最早的采用数字PCR概念进行研究的文献。

数字PCR原理实例

由于液体活检技术已在肿瘤、产前诊断、器官移植等疾病领域广泛被应用，产业的发展和应用需求激增，使得数字PCR应用市场钱景广阔，更多的国内基因科技公司，把目标投向了数字PCR仪。

国外企业

1.Bio-Rad

Bio-Rad的技术主要来源于QuantaLife公司，QuantaLife 利用油包水微滴生成技术开发了微滴式数字PCR技术，这也是最早出现的相对成熟的数字PCR平台，在运行成本和实验结果稳定性方面都基本达到了商品化的标准。2011年，QuantaLife 公司被Bio-Rad公司收购，其微滴式数字PCR仪产品更名为QX100型号仪继续在市场上销售，这个早期型号为dPCR概念的普及和应用领域的拓展发挥了重要作用。2013年该公司又推出了升级型号QX200。

2.RainDance

RainDance于2012年推出Raindrop型号数字PCR，能够提供更高的检测动态范围，适用于处理更大浓度差异的不同样品，这个设备将其原有的二代测序文库制备平台技术平移到数字PCR技术平台，在高压气体驱动下，将每个标准反应体系分割成包含100万至1000万个皮升级别微滴的反应乳液，该公司的创始人之一Darren Link表示这种超高的微滴数目可以为用户“提供更高的检测动态范围，适用于处理更大浓度差异的不同样品”。在2017年Bio-Rad完成了对RainDance公司的收购，可以视作数字PCR领域的强强联合。

3.ThermoFisher

applied biosystems于2013年也推出了产品，Quant Studio 3D数字PCR系统，这也是目前数字PCR市场上最新型号的产品。采用高密度的纳升流控芯片技术，样本均匀分配至20,000个单独的反应孔中。在整个工作流程中，样本之间保持完全隔离，可以有效地防止样品交叉污染，减少移液过程，简化操作步骤。同时芯片式设计避免了微滴式系统可能面临的管路堵塞问题。作为applied biosystems在OpenArray芯片平台之外推出的全新的芯片式数字PCR系统，值得一提的是，这个全新的系统在设计理念上综合考虑了系统稳定性与运行成本因素，直接反映了该系统“适合所有分子生物学实验室使用的数字PCR系统”的市场定位。2013年，Thermo Fisher收购applied biosystems。

因此可以看到，在全球数字PCR领域，无论是技术水平还是公司规模，Bio-Rad和Thermo Fisher两家大型企业是该领域的引领者。

国内企业

4. 泛生子

2017年10月31日，国家食品药品监督管理总局（CFDA）正式批准重庆泛生子生物科技有限公司的生物芯片阅读仪（Digital PCR）——GENETRON 3D上市。在已上市取得CFDA批准的数字PCR仪器中，泛生子GENETRON 3D适用范围更加广泛，且无配套试剂盒限定。

泛生子生物芯片阅读仪（Digital PCR）是泛生子与科学服务领域的世界领导者——Thermo Fisher （赛默飞世尔）共同合作开发，该系统速度快、检测精准、性能稳定、操作简单，可广泛应用于医疗机构、临检中心和科研院所等，更好地服务于中国临床检测及科研需求。

该系统基于单分子模板PCR扩增，可进行多种变异形式（SNV、InDel、重排和扩增）的检测，能够检测血液cfDNA突变丰度0.1%的稀有突变位点。与其他技术平台相比，生物芯片阅读仪（Digital PCR）平台操作简单、方便、精准，可实现绝对定量，灵敏度高，在临床上有很大应用前景。

泛生子开发了针对不同癌症、不同样本类型的检测解决方案，该系统的应用领域和应用范围更为广泛，尤其在液体活检领域，已开发针对肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌等的上百个位点检测试剂盒，可精准指导临床的诊断和治疗。

5. 永诺生物

2017年广东顺德永诺生物科技有限公司发布消息，我国首款拥有完全自主知识产权的微滴式数字PCR仪MiniDrop™研发成功并投入生产。MiniDrop™创新性采用高压驱动的方法将样本分割成50万份，打破了国外厂商在微滴式数字PCR领域的垄断。永诺生物依以微滴式数字PCR仪为核心，打造了全自动液体处理工作站、核酸提取试剂盒等创新产品，致力于解决肿瘤、感染领域的精准诊断这是国内首款微滴式数字PCR检测系统，能广泛应用于医疗、农业、环境等领域，未来，采用外周血、唾液、尿液、脑脊液等样本进行低成本、高灵敏、快速的无创检测成为可能。

MiniDrop数字PCR仪由Creator微滴生成仪、Detector微滴检测仪、MD Microchip微流控芯片及MD Plotter数据分析软件组成，该系统的核心为微流控微滴生成技术，采用原创性的油液，在40um微管道中利用气压驱动在2分钟内生成50万微滴，单次运行生成400万微滴，微滴体积达皮升级，检测线性范围达到5个数量级，各项指标均超越国内外主流产品。

MiniDrop创新性采用高压驱动的方法将样本分割成50万份，打破了国外厂商在微滴式数字PCR领域的垄断。

6.  科维思

2017年5月27日，科维思DPCR分析系统进入创新医疗器械特别审批程序，通过绿色通道，有望获得快速审批。这款产品在进口主流设备QuantStudio 3D数字PCR的基础上，进行了整个流程的系统化，实现了从科研到临床的转变。特别是针对正在接受靶向药治疗的癌症患者，帮助临床医生及时发现患者体内癌症细胞的抗药性，调整诊疗方案，实现治疗效果的最大化。

7.  诺禾致源

2017年7月27日，国家食品药品监督管理总局（CFDA）正式批准天津诺禾致源生物信息科技有限公司的数字PCR芯片阅读仪——Digital PCR NG上市，同时明确该仪器适用于来源于人体的血浆游离DNA样本中的T790M突变进行检测，后续可与诺禾致源正在进行注册申报的人EGFR基因T790M突变检测试剂盒配合使用。

诺禾致源自主研发了数字 PCR配套分析软件，该软件全中文操作界面，无需手动调节阈值线即可轻松读取检测结果。诺禾致源力求使用基因检测技术，推进肿瘤靶向药的伴随分子诊断。

8.小海龟科技

小海龟科技于2017年9月发布了首款芯片式数字PCR——BioDigital•華，该款数字PCR为首款全自主研发并拥有完全自主知识产权的微流控数字PCR。BioDigital•華系统包括微液滴生成仪（Loader）和图像采集分析仪（Imager）以及芯片和试剂。小海龟科技力图使得新一代数字PCR产品具有精准、简易、快速、灵活、经济的优势。

9. 锐讯生物

锐讯生物自主研发了数字PCR仪器、试剂和耗材，于2017年获得百万美元天使轮投资，投资方为真格基金和火山石资本。其创始团队成员为美国常春藤盟校和顶尖大学的博士，兼具多年学术背景和工业界产品开发经验。锐讯生物拥有自主专利微流控液滴生成及成像集成芯片，并自主研发上机试剂和其他耗材。预计于2018年完成测试、定性、小规模生产和CFDA报批。

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。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。

（转化医学网360zhyx.com）