赛默飞 Applied Biosystems™ QuantStudio™ 3D 数字PCR 系统 是一种高灵敏度、精确的数字PCR（dPCR）平台，主要用于高精度基因定量分析。与传统的实时荧光定量PCR（qPCR）不同，数字PCR 是一种绝对定量技术，能够在样品中直接计数目标核酸分子的拷贝数，无需依赖标准曲线。因此，QuantStudio™ 3D 数字PCR系统广泛应用于需要高精度和低拷贝数检测的实验，如罕见突变检测、低频基因拷贝数变异（CNV）分析、基因表达分析、病原体检测和基因组定量分析。

一、数字PCR的工作原理

QuantStudio™ 3D 数字PCR通过将PCR反应分配到多个微反应孔中，进行大量独立的PCR扩增反应。在这些反应中，目标核酸分子随机分布在每个微反应孔中，扩增完成后，每个孔要么有荧光信号（表示目标核酸存在），要么没有（表示没有目标核酸）。通过统计阳性孔和阴性孔的数量，结合Poisson分布模型，可以精确地计算出样品中目标分子的绝对数量。

二、QuantStudio™ 3D 数字PCR系统的主要特点

1. 绝对定量

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统能够直接对目标基因进行绝对定量，无需标准曲线。通过将PCR反应分为多个独立的微反应，系统可以精确地检测并计数目标DNA或RNA分子的拷贝数。

2. 高灵敏度与高精度

与传统qPCR相比，数字PCR能够检测低拷贝数的核酸分子，具有更高的灵敏度和精度，尤其适用于检测低频突变、稀有基因拷贝数变异或少量病原体的实验。

3. 微反应芯片

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统使用了专门设计的微反应芯片，每个芯片包含20,000个微小的反应孔，能够将样品分为大量独立的反应单元。这种设计大大提高了扩增反应的灵敏度，并使系统能够进行高精度的绝对定量分析。

4. 多种应用支持

该系统广泛应用于突变检测、低频拷贝数变异分析、基因表达定量、病原体检测等应用。其强大的定量能力使其成为基因组研究和个体化医疗中的理想工具。

5. 简单的操作与数据分析

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统操作简便，实验过程不复杂，适合各种经验水平的用户。系统配备了QuantStudio™ 3D AnalysisSuite™ 软件，支持自动化数据分析、绝对定量、图表生成和结果报告，简化了数据处理流程。

6. 无需标准曲线

数字PCR的绝对定量特点使其无需标准曲线即可获得定量结果，大大简化了实验设置，并提高了数据的可重复性和准确性，特别是在进行稀有突变或低拷贝基因检测时表现出色。

三、QuantStudio™ 3D 数字PCR的应用领域

1. 稀有突变检测

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统能够检测低频突变，特别适合肿瘤研究中稀有突变的分析。数字PCR通过对大量微反应单元中的目标基因进行独立扩增，能够精确计数低频突变的存在，帮助研究人员深入了解癌症等疾病的突变背景。

2. 基因拷贝数变异（CNV）分析

CNV是基因组中的重要变异形式，常与疾病相关。QuantStudio™ 3D 数字PCR系统能够检测少量的拷贝数变化，帮助研究人员分析疾病的基因组结构变异。

3. 基因表达定量

在需要高精度基因表达定量的实验中，QuantStudio™ 3D 数字PCR能够提供更精确的绝对定量结果，适用于单基因表达定量或多个靶标的分析，尤其适合低表达基因的检测。

4. 病原体检测

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统以其高灵敏度被广泛应用于病原体检测，能够准确定量少量的病毒或细菌DNA或RNA，帮助快速、准确地检测和量化病原体。

5. 基因组编辑效应检测

随着CRISPR等基因组编辑技术的快速发展，QuantStudio™ 3D 数字PCR系统能够精确检测基因组编辑后的突变或基因拷贝数变化，评估编辑效率。

四、实验步骤

1. 反应设置

• 模板制备：提取高质量的DNA或RNA，并根据实验需求进行逆转录（cDNA合成）或直接进行DNA扩增。

• 反应体系准备：在每个反应中加入适量的PCR Master Mix、靶基因特异性引物和探针、样品DNA或RNA。

2. 加载芯片

• 将样品混合物加载到QuantStudio™ 3D 微反应芯片上。芯片包含大约20,000个微反应孔，这些孔能够分配样品，使PCR反应在每个孔内独立进行。

3. 封装与PCR扩增

• 芯片加载完成后，使用专门的设备对芯片进行封装，避免反应液蒸发。随后，将封装好的芯片放入QuantStudio™ 3D 数字PCR仪器中，启动PCR扩增反应。

4. 数据采集

• 在PCR扩增过程中，系统会实时检测每个微反应孔的荧光信号。通过统计阳性孔（有荧光）和阴性孔（无荧光）的数量，结合Poisson分布公式，系统自动计算样品中核酸分子的拷贝数。

5. 数据分析

• 数据分析通过 QuantStudio™ 3D AnalysisSuite™ 软件进行，软件支持绝对定量分析和多种图表生成，用户可以轻松导出实验结果并生成报告。

五、QuantStudio™ 3D 数字PCR的优势

1. 高精度的绝对定量：数字PCR能够对目标基因进行绝对定量，无需标准曲线，确保了数据的高度精确性和可重复性。

2. 灵敏度高：能够检测低至单拷贝的核酸分子，适用于低频突变检测和低丰度病原体定量。

3. 操作简便：实验流程简单，适合各种经验水平的科研人员操作。

4. 数据可靠性高：系统使用了微反应芯片技术，每个样品被分配到数万个微反应单元中进行独立反应，确保了高灵敏度和高特异性的检测结果。

5. 多功能应用支持：数字PCR在基因组学、分子生物学和临床研究等多个领域都有重要应用，特别适合需要高精度和低拷贝检测的实验。

六、价格与技术参数

QuantStudio™ 3D 数字PCR系统是一款高端的PCR平台，其价格范围通常在 人民币50万至100万 左右，具体价格取决于设备配置和所需的附加服务。

七、总结

赛默飞 QuantStudio™ 3D 数字PCR 系统 是一款专为高精度基因定量分析设计的数字PCR平台，广泛应用于低丰度基因检测、稀有突变分析和绝对定量分析等领域。其高灵敏度、操作简便以及多种应用支持，使其成为基因组研究、肿瘤研究、个体化医疗和临床诊断中的理想工具。数字PCR能够实现无标准曲线的绝对定量检测，确保数据的高度精确性，适合所有需要高精度定量分析的实验室。