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PCR擴增儀是利用PCR技術(shù)對特定DNA擴增的一種儀器設(shè)備，被廣泛運用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)實驗室中，例如用于判斷檢體中是否會表現(xiàn)某遺傳疾病的圖譜、傳染病的診斷、基因復(fù)制以及親子鑒定等。將轉(zhuǎn)錄和翻譯在單細胞水平上聯(lián)系起來，為深入理解分子生物學(xué)中心法則提供了新的視角。
轉(zhuǎn)錄和翻譯是分子生物學(xué)中心法則中基因表達的兩個基本過程。細胞的克隆群體可能存在高度異質(zhì)性，即同樣的基因在不同的細胞個體中具有不同的mRNA和蛋白拷貝數(shù)。這種基因表達上的變異會導(dǎo)致不同的表型，影響諸多細胞的功能，包括發(fā)育、體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、疾病過程。要想了解這種基因差異表達的原因和結(jié)果，需要在單細胞水平對mRNA和蛋白進行準確定量。PCR擴增儀的出現(xiàn)，為科學(xué)家們提供了簡單可行的手段，無需繁瑣的遺傳學(xué)操作，易于重復(fù)和推廣。
在單細胞水平計數(shù)mRNA的拷貝數(shù)已應(yīng)用于很多研究，而在單細胞水平計數(shù)蛋白質(zhì)分子的數(shù)量則相當具有挑戰(zhàn)性。現(xiàn)有的各種技術(shù)需要繁瑣的遺傳操作或復(fù)雜的實驗設(shè)備，而且往往只能獲得蛋白質(zhì)的相對豐度。為了解決這個問題，科學(xué)家將ddPCR技術(shù)與鄰近連接測試技術(shù)相結(jié)合，并建立的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)對單個哺乳動物細胞中的蛋白拷貝數(shù)的定量。真核生物或原核生物中都能觀察到單細胞中mRNA和蛋白含量的瞬時相關(guān)性很低的情況，這種弱相關(guān)性可能源自mRNA和蛋白質(zhì)半衰期的差異，亦或是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因素導(dǎo)致不同細胞間每個mRNA分子翻譯的蛋白質(zhì)數(shù)量的差異。
動態(tài)基因調(diào)控在各種細胞調(diào)控系統(tǒng)中廣泛存在，隨著研究的深入，單細胞分析技術(shù)和方法獲得越來越多的重視和發(fā)展。PCR擴增儀流程簡單，易于推廣。籍此科學(xué)家們能對單個細胞中基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯拍攝數(shù)字快照，通過數(shù)字化定量勾勒出基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，更加深入解析基因調(diào)控的本質(zhì)和基本原理。
