近日，我院引进的高层次人才（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，福彩3d图谜为唯一署名单位。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。该项目得到了福彩3d图谜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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