2020年，我们时常能听到一个词：核酸检测。作为医院诊断新冠病毒感染的金标准——核酸检测对于患者的早诊断、早治疗和疫情防控发挥了非常重要的作用。

核酸检测主要包括核酸电泳、核酸杂交、聚合酶链式反应（Polymerase chain reaction, PCR）、基因芯片、基因测序等。其中，PCR技术因操作方便、可快捷地获得定性或定量检测结果，成为科研和临床中广为使用的一种核酸检测方法。

PCR之父

关于PCR技术，不得不提到美国生物化学家凯利·穆利斯（Kary Mullis），正是因为他发明的PCR技术，从而彻底彻底改变了生物化学、分子生物学、遗传学、法医学和医学。凯利·穆利斯也因此被尊称为“PCR之父”。

凯利·穆利斯

凯利·穆利斯（1944.12-2019.8.7）诞生于一个普通家庭，双亲均从事农业。他的童年正是人类探索太空的黄金时代，因此年幼的穆利斯从小就对火箭产生了浓厚的兴趣。在高中阶段，他就能合成少量用于火箭推进的固体燃料。顺理成章地，他在大学选择了化学专业。

本科毕业后，穆利斯选择在生物化学的学术道路上进一步深造。在攻读博士学位期间，他展现了异于常人的能力：1968年，他在《Science》上以唯一作者的身份发表了一篇论文，而论文的主旨是与他的专业毫不相干的天体物理学。

这些业余爱好并没有影响穆利斯斩获博士学位。之后，他写过科幻小说，做过博士后。

传奇的PCR发现之旅

1979年，穆利斯任职于一家名为Cetus的生物技术公司，负责合成寡核苷酸。在化学上充满天赋的穆利斯很快开发出计算机自动合成程序，大大简化了工作流程。

1983年春天的一个夜晚，穆利斯载着女友从旧金山前往乡下度过周末。当汽车行驶在蜿蜒盘旋的128号公路上，他的脑海中闪现出一个念头——扩增DNA片段时，如果同时添加两条引物，分别扩增正义链和反义链，那么只要引物足够，就可以无限循环地扩增下去。这种扩增方法，每个循环得到的DNA都是上一循环的2倍，那么循环10次DNA就能扩增1000倍，循环30次就能达到10亿倍！

穆利斯很快在公司科研会议上分享了自己的新发现，然而并未得到认同。直到1984年，在Cetus公司技术员的帮助下，PCR技术成功扩增了一个110 bp的人源蛋白基因片段，并发表于《Science》。

荣 誉

1993年，凯利·穆利斯因发明PCR技术而荣获诺贝尔化学奖。

PCR技术的应用

PCR技术解决了自然提取的DNA样本浓度低的问题，并得以广泛应用：

1. 科学研究方面

核酸的基础研究：基因组克隆；

不对称PCR制备单链DNA用于DNA测序；

反向PCR测定未知DNA区域；

反转录PCR（RT-PCR）用于检测细胞中基因表达水平、RNA病毒量以及直接克隆特定基因的cDNA；

荧光定量PCR用于对PCR产物实时监控；

cDNA末端快速扩增技术；

 检测基因的表达。

2. 分子诊断方面

感染性疾病的分子诊断；

单基因遗传性疾病的基因诊断；

多基因病的相关基因的诊断；

肿瘤相关基因的分子诊断；

移植配型和法医学上的应用。

PCR技术的意义

PCR技术能够在短时间内将微量的遗传物质倍增数十亿次，对于科学界具有重要意义，被认为是20世纪最重要的科学技术之一。

如果说，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现DNA双螺旋结构，标志着分子生物学时代的开启，那么PCR技术则标志着分子生物学的腾飞。PCR技术的出现，彻底变革了生物化学、分子生物学、遗传学以及现代医学等。

1998年“纽约时报”的一篇文章称这项发明“具有高度原创性和重要性，实际上将生物学划分为PCR前和PCR后的两个时期。”

内容来源：《分析测试学报》公众号