數字PCR在精準醫學領域的十大應用！

數字PCR是一種新的核酸檢測和定量方法，藉助微液滴或微坑，通過單個模板分子的PCR擴增，可實現不依賴於標準曲線和參照樣本的準確、絕對定量。

數字PCR使得反應更靈敏、結果更可靠、展示更直觀，尤其適用於微量或痕量DNA檢測與定量。

下面我們就目前已經比較明確的數字PCR應用方向做個介紹。

基因表達差異研究

數字PCR可以提供比實時螢光定量PCR更精確的基因差異表達研究，尤其對於那些靶基因表達差異微小的情況，如：mRNA、microRNA、lncRNAs等的表達分析；等位基因的不平衡表達；單細胞基因表達分析；外泌體核酸分子定量分析等。

拷貝數變異(CNV)研究

數字PCR直接讀取陽性信號，通過泊松分布校正得到目標基因的絕對拷貝數，為拷貝數變異的研究提供了絕對的檢測精度。

採用數字PCR能夠有效對二代測序（NGS）和微陣列比較基因組雜交（aCGH）等實驗結果進行驗證，並具有檢測周期短、成本低、樣本通量高等特點。

低豐度DNA模板分子的精確定量

由於絕大部分微液滴中只含單個或不含模板分子，使得低豐度DNA模板分子的擴增不受高豐度模板分子擴增的競爭抑制：與此同時，樣品中可能存在的抑制劑也在分配到微液滴的過程中進行了相對稀釋，作用於單個微液滴內模板擴增的抑制劑數量大幅降低，從而提高PCR擴增對抑制劑的耐受程度，因此可應用於諸多臨床樣品（如血液、尿液、糞便、痰液、胸腹水、腦脊液等）中痕量核酸標記物的檢測。

一般而言，定量PCR的檢測靈敏度約在1%，NGS的靈敏度可達到1%，而數字PCR的檢測下限可輕鬆實現0.01%。

甲基化含量鑑定

傳統的亞硫酸氫鹽處理後的克隆測序法、抗體檢測法、定量PCR檢測法等受限於方法學的問題，不能獲得甲基化程度的精確定量，而數字PCR系統通過對樣品的微液滴處理及目標分子的絕對拷貝數定量，為甲基化程度的精確定量檢測提供了一種可靠的技術。

二代測序輔助建庫

目前靶向測序建庫方法包括擴增子方法，在均相溶液中，當擴增引物增加時，由於擴增引物之間的相互作用，從而影響擴增的效率；如果將其分散到大量微液滴中擴增，將可大大降低引物間相互作用，提高擴增效率。

同時還可以實現對於少量模板的有效擴增，得到更多的有效測序數據。

CRISPR-Cas9基因編輯結果驗證

CRISPR-Cas9技術的發明，是基因編輯技術的一大突破，但如何驗證實驗是否成功，仍需要高靈敏度的檢測方法，數字PCR技術可以滿足這一需求。

Broad研究所張鋒團隊發明了以CRISPR為基礎的SHERLOCK技術可以對核酸進行高靈敏度的定性檢測，但精確定量評估時仍採取了數字PCR進行確認。

腫瘤治療的伴隨診斷

常用體液來源（如血液，胸腹水，唾液及尿液等）的待檢標本中的DNA，有正常脫落體細胞和病變脫落細胞兩種來源，前者的量遠大於後者。

通過微液滴處理能在每個微液滴中有效減少正常體細胞DNA的干擾，實現腫瘤標記物的有效檢測，如EGFR，ALK，ROS1，KRAS、BRAF等基因的突變檢測、乳腺癌/胃癌的HER2基因擴增檢測等，應用於腫瘤精準醫學的伴隨診斷。

腫瘤治療的實時監控

已有數篇文章報導了使用數字PCR技術對患者治療過程中的循環腫瘤DNA（ctDNA）進行檢測，實時監控疾病進展。

在非小細胞肺癌、乳腺癌和腸癌等多種腫瘤患者中都取得了令人鼓舞的結果。

與影像學及其他常規指標相比，ctDNA突變及豐度改變通常會提前數月出現，這樣就可以提醒醫生及時調整治療方案，使患者得到更有效的治療。

無創產前篩查

唐氏綜合徵、地中海貧血或胎兒遺傳性耳聾基因檢測等，目前無創檢測標本來源主要為孕婦血液，檢測胎兒DNA會受到母體DNA的干擾，依靠數字PCR可提高檢測準確性。

對比NGS，數字PCR技術可以提高工作效率、降低檢測成本。

微生物（病毒、細菌等）的檢測

疾病預防控制中心、出入境檢驗檢疫局系統的實驗室可以將基於TaqMan探針法的定量PCR體系無縫地轉移到數字PCR上，從而滿足該類實驗室對於檢測結果的要求：靈敏度更高、重複性更好、無需依賴標準曲線的絕對定量結果。

其他應用

數字PCR還可以用於轉基因成分的檢測、移植排斥監控、腸道菌群分析以及藥物基因組檢測等領域。

隨著數字PCR螢光通道的增加和多指標檢測的成熟，數字PCR將會進入更多應用領域，有力推動生命科學、醫學診斷、檢驗檢疫、農業等領域的快速發展。