高速PCR之典范SpeedCycler2

　　高 速 PCR 技 术 (Polymerase chain reaction：聚合酶链反应，即是在体外模拟体内 DNA 复制的过程 ) 说起来已不是一项最新的技术，因为德国耶拿分析仪器股份公司在 2003 年即拥有了高速 PCR 技术，并据此开发出了第一代高速 PCR 仪 SpeedCycler，而今天 SpeedCycler 已被新一代的 SpeedCycler2 所更新换代。SpeedCycler2 可以说是目前面市的历经考验的速度最快的 PCR 仪，本文将对这款 PCR 仪的性能特点、具体应用等做一概要介绍。

　　1　SpeedCycler2 主要性能特点

　　SpeedCycler2 高速 PCR 仪具有高速、高效、高质量产物、配置灵活等多项优点，采用镀金纯银槽和高品质帕尔帖(Peltier)控温，升降温速率最高可达15℃ /s 和 10℃ /s。如大家所熟知，要提高 PCR 反应速度，仅提高 PCR 仪的升降温速度是不够的，因为在每个 PCR 循环中的变性、退火、延伸温度上的停留时间是决定 PCR 总耗时的另一个主要因素。专利性的自适应技术(Self-Adapting ContainerTechnology，SAC)实现 90% 以上的热能利用率，能使常规的 30s-30s-60s 的 PCR 程序缩短为 2s-2s-10s 甚至更短，最快 15min 即可完成一个常规 PCR实验。同时由于样品温度在非常短的时间内能达到设定温度，大大缩短退火时间，因此高速 PCR 带来的另一个好处是可有效防止引物错配，提高扩增产物特异性。

　　SpeedCycler2 有两大类共四种热反应模块供用户选择，配置非常灵活，并都能实现高速 PCR。两大类不同的热反应模块，与之相对应适用两种不同的PCR 反应耗材。一种模块叫低缘紧凑型快速模块(Low-Profile-Rapid，LPR，见图 2)，其特点是样品槽浅、孔径小、孔间距小、孔容积小，可以视为标准PCR 模块的缩小版，配套的耗材也是低缘紧凑型的超薄壁 PCR 板。之所以设计这样的独特模块，一方面是为了实现在能量一定的前提下，通过降低单管样品量和减少样品管覆盖面来提高能量的利用率，进而实现温度的快速变化，另一方面，低缘紧凑型模块是高速 PCR 专利性的核心技术之一自适应技术(Self-Adapting Container Technology，SAC)实现的前提。样品管高度低，管内空气受热膨胀进而施加到管壁上的压力大，而 LP 耗材管壁本身又超薄又富有弹性，这样就可以在 PCR 反应过程中使样品管壁紧密贴合在样品槽壁上，进而大大提高热传递效率，加快样品热量的交换传递，体现出高速的升降温速率变化和短暂的温度停留时间。

　　SpeedCycler2 另一种热反应模块为标准型快速模块(Standard-Profile-Rapid，SPR，见图 3)。标准型，即其模块构型和普通 PCR 仪是一样的，所使用的耗材也是通用型的 PCR 管或板。那么，为何用普通的 PCR 反应槽和耗材也能实现高速 PCR 呢?除了采用热传导性非常好的镀金纯银槽、温度变化快速的帕尔贴控温部件外，耶拿公司采用了另一种实现高速 PCR 的核心技术，即软件自控技术(Soft-ware Adaption Controlling, SAC)，通过软件调节帕尔贴的加热功率来实现用较厚管壁的 PCR 耗材也同样能完成高速 PCR。