超快脉冲控制PCR（upPCR）技术及应用

在精准医疗、个性化医疗的大背景下,分子诊断在病原体检测、肿瘤诊断、优生优育、环境保护、食品安全等领域的应用越来越广泛,并逐渐向操作简单、快速准确、低成本、适用于基层及家庭使用的分子即时检测（point-of-care testing,POCT）方向发展。超快脉冲控制PCR（ultra-fast pulse-controlled PCR,upPCR）是实时荧光定量PCR（qPCR）技术的延伸和升级,该技术利用能量脉冲控制扩增反应中的金属加热元件（主要是纳米金）,在几百微秒内完成溶液局部微环境的快速升温,实现模板DNA的解链变性,停止加热后反应微环境可被周围溶液快速冷却到聚合酶的延伸温度,实现引物退火和模板DNA的扩增,单个变性-扩增循环仅有1.5~5 s,远快于传统PCR（约90 s/循环）,从而能够极大地加快扩增反应速度。
upPCR技术在保留了传统qPCR高灵敏度、高特异性和多重检测等优势的基础上,增加了超快速（低于15 min）、设备简单等新优势,非常适合用于基层检测等分子POCT场景。本文主要对upPCR技术的原理、设备、核心原料及在分子诊断中的应用进行综述,并对该技术存在的优缺点,以及未来的技术发展和应用趋势进行了讨论。