近日，公司引进的高层次人才（第三层次）蒋兴禄博士在国际顶级期刊Chemical Engineering Journal（中科院一区，IF=16.744）发表题目为“An amplification velocity-controlled PCR device for accurately detect the initial content of target DNA templates”的研究论文，蒋兴禄博士为第一作者及通讯作者，必威为唯一署名单位。在该研究中，蒋兴禄团队研发了一种扩增速度可调控的新型PCR技术，该技术可用于准确检测样品的初始DNA模板量。

         PCR(聚合酶链式反应, Polymerase Chain Reaction) 一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，在分子生物、遗传、医学等领域得到广泛运用。建立经济、简便、精准的新型PCR技术吸引了广大研究者的兴趣。Taq DNA聚合酶不含半胱氨酸，是一种热稳定的DNA聚合酶，是PCR能够广泛推广和运用的关键；在常规PCR反应中，Taq DNA聚合酶为一次性加入，扩增曲线呈S型，反应结束基本都进入平台期，因此终产物检测初始模板差异的窗口期很窄。牛血清白蛋白(BSA)是一种含有832个氨基酸的蛋白质，因含35个半胱氨酸，具有热不稳定的特性，在高温条件下会发生变性形成蛋白质水凝胶。根据Taq DNA聚合酶和BSA在高温下的不同特性，蒋兴禄团队设计制备了一种可调控Taq DNA聚合酶释放的BSA水凝胶。在PCR温度循环过程中，Taq DNA聚合酶被不断从蛋白凝胶中释放出来，且Taq DNA聚合酶的释放速率可以通过改BSA浓度来调节； 从而可实现DNA扩增速度的控制。 

新型PCR技术的原理和机制。

在常规PCR扩增循环时，DNA产物以近似2的指数扩增。 在速度可调的PCR中，当DNA产物的数量超过水凝胶释放的Taq DNA聚合酶时，线性扩增将取代指数扩增。此时，PCR扩增速度开始变慢，从而到达平台的时间随之增加，这为分析PCR终产物差异代表初始DNA浓度差异提供了更广阔的检测窗口。在研究中，蒋兴禄团队还发现引物的数量随着循环次数的增加而不断减少，这也导致DNA扩增效率的下降。初始DNA模板的不同必然导致引物消耗的不同，从而导致qPCR中Ct值的误差。基于线性扩增曲线的斜率，可以对Ct值进行校准以减小这种误差，从而实现对目标DNA初始含量的更精确检测。

新型PCR技术延长检测窗口。

目前该研究已申请了发明专利（一种扩增速度可控的PCR装置及其构建方法和运用，申请号： 202210949399.2），后续基础和应用研究还在陆续有序展开。该项目得到了必威高层次人才引进项目经费和国家自然科学基金的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141123

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