僅僅不到三十年的時間，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PCR席卷了生命科學(xué)研究，成為了許多生物實(shí)驗(yàn)室必備的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。雖然其基本前提——擴(kuò)增目的DNA樣品——不變，但近年來出現(xiàn)了不少創(chuàng)新，將這一技術(shù)發(fā)展到了許多應(yīng)用領(lǐng)域，比如利用定量PCR分析特異性RNA轉(zhuǎn)錄的拷貝數(shù)，來確定基因表達(dá)水平。另外基因組研究的發(fā)展也促使研究人員增多了PCR的應(yīng)用，比如縮小重點(diǎn)，遺傳信息分析縮小到單個分子或細(xì)胞，比如擴(kuò)大撒網(wǎng)，增加單次試驗(yàn)中的反應(yīng)次數(shù)。

為了達(dá)到這些目的，研究人員采用了一種在乳化溶液中進(jìn)行的高通量PCR技術(shù)，這種被稱為乳化PCR(emulsion PCR，ePCR)的方法主要通過將水相PCR溶液（包含有引物，聚合酶，核苷酸和待擴(kuò)增DNA）與油混合，創(chuàng)建一種微小的懸浮水滴乳液。每個液滴都作為其自身PCR的“反應(yīng)器”，從而創(chuàng)造了平行反應(yīng)中的多個獨(dú)立反應(yīng)。

廈門大學(xué)特聘教授楊朝勇博士致力于這方面的研究，他表示，這些液滴常常往往只有幾皮升的體積，能最大化聚合酶試劑比，減少大體積PCR反應(yīng)中造成的浪費(fèi)，大幅度提高工作效率。

目前市面上的很多數(shù)字PCR儀器能進(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)之一在于這樣大量的獨(dú)立反應(yīng)能令產(chǎn)物只見到交叉污染縮小到最少，并且更重要的是，乳化PCR方法能將單調(diào)乏味的實(shí)驗(yàn)進(jìn)化成高通量的擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)。

不過這種方法也存在缺陷，據(jù)奧地利約翰開普勒林茨大學(xué)基因組重組研究人員Irene Tiemann-Boege稱，對于希望能進(jìn)行全基因組仔細(xì)分析的研究人員來說，這種ePCR方法“產(chǎn)物長度很短，利用標(biāo)準(zhǔn)的PCR方法，能擴(kuò)增1-2kb”，而利用這種方法，“最長也只有150bp”。商業(yè)性的ePCR也存在所需反應(yīng)量要大于一皮升的情況，因此正如加州大學(xué)伯克利分校的Richard Novak所說的那樣，科學(xué)家們還在尋找更好的解決方法。

優(yōu)化適體

適體（aptamer，也稱為適配分子）是通過體外SELEX技術(shù)從寡核苷酸隨機(jī)庫中篩選出來的，與目標(biāo)分子具有高度的結(jié)合特異性的寡核苷酸序列，設(shè)計適體常常是個費(fèi)力不討好的工作，要從大量可能的序列中找到適體相當(dāng)耗時，這需要將候選適體序列克隆到質(zhì)粒中，然后培養(yǎng)細(xì)菌，從中篩選適體分析的克隆。這些候選適體都需要進(jìn)行測序——這一步不便宜，然后還需要進(jìn)行序列比對，找到結(jié)合的好的適體，最后，研究人員還要單獨(dú)分析每個適體的結(jié)合情況，這些無疑都要花費(fèi)大量人力物力和財力。

來自廈門大學(xué)的楊朝勇教授希望能簡化這個過程，只對優(yōu)質(zhì)的適體進(jìn)行測序，他表示，希望能避免由于利用微珠分離分子造成離散反應(yīng)的這一問題，“在（數(shù)字PCR儀器）微米通道中運(yùn)轉(zhuǎn)微米大小的微珠，會造成擁堵”，他說，因?yàn)槲⒅樵谕ㄟ^通道時會相互擠壓，“運(yùn)轉(zhuǎn)會非常慢?！?/SPAN>

為了解決這個問題，楊朝勇教授研究組拋棄了微珠的方法，采用了基于瓊脂糖的PCR。楊教授解釋道，瓊脂糖液滴本身能像微珠一樣工作，通過調(diào)整溫度就能操縱瓊脂糖由濕軟性質(zhì)變成固體，再逆轉(zhuǎn)回去，因此，瓊脂糖的液滴可以方便PCR反應(yīng)，也可以作為固體排列的微珠。就是利用瓊脂糖凝膠，楊教授研究組能簡單使得微珠很容易地，在超常速度下通過數(shù)字PCR儀器通道。

楊教授將適體分子與PCR試劑包裝在一起，瓊脂糖的多孔性能令類似溴化乙錠或SYBR Green的小分子擴(kuò)散，從而能熒光標(biāo)記擴(kuò)增適體，然后研究人員就檢測標(biāo)記的瓊脂糖珠的結(jié)合親和度，篩選合適的適體進(jìn)行測序（Anal Chem, 84:350-355, 2012）。

瓊脂糖珠也易于操縱，“您可以使用鑷子轉(zhuǎn)移（PCR）產(chǎn)物，如果是乳液，你怎么能拿得起呢？”