不同品牌荧光定量PCR仪的性能比较及维护策略

梁 秋，刘相花，周德强，刘 伟，李 睿

荧光定量聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）仪，准确地说是实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescen quantitative-polymerase chain reaction，RT-qPCR）技术，是指在PCR体系中加入荧光基因，利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法[1～3]。荧光定量PCR技术在医学中的应用主要是癌症的诊断、病原体检测、基因缺陷性疾病检测等方面[4，5]。目前，笔者所在单位投入使用的荧光定量PCR仪主要为进口医疗设备，如美国Agilent、BIO-RAD和瑞典Roche公司的产品。各品牌型号的仪器基本原理一致，但是各自有其优缺点；如果单纯依赖价格优势来选择医疗设备购置肯定不能满足各种实验设计的需求，因此笔者主要基于日常工作实践中收集的单位投入使用的几大品牌荧光定量PCR仪功能信息等进行分析，从仪器的基本结构、性能参数与维护保养等方面来评价它们相互之间的差异，为以后工作中PCR仪维护保养及提高工作效率提供技术参考。

1 基本功能、结构、性能参数比较

1.1 加热模块

加热模块根据仪器的温度均一性、升降温的方式和升降温的速度来体现荧光定量PCR仪的性能[6]，是保证样品扩增效能的重要指标之一。笔者所在单位使用的3个品牌中Roche Light Cycler96的温控均一性为±0.2℃，精度高于BIO-RAD CFX96的±0.4℃和Agilent Stratagene Mx3000P的±0.25℃；升降温方式三者都是Peltier半导体模式[7]；升降温速度BIO-RAD CFX96的5.0℃/s，高于Roche LightCycler96的升温速度（4.4℃/s）和降温速度（2.2℃/s）、Agilent Stratagene Mx3000P的升降温速度（2.5℃/s）。见表1。

表1 3种品牌荧光定量PCR仪加热模块技术参数比较Tab.1 Comparison of heating module technical parameter in 3 brands of fluorescence quantitative PCR instrument

1.2 光源

光源是激发荧光染料，其强度和激发范围影响扩增目的基因的信号收集[8]。Agilent Stratagene Mx3000P的光源为石英卤钨灯，检测光波长为350～700 nm；BIO-RAD CFX96为6个发光二极管（light-emitting diode，LED），检测光波长为450～730 nm；Roche LightCycler96的光源为1个LED，检测光范围为非连续光谱。石英卤钨灯的光比LED的激发范围宽，强度强，可以选用的荧光染料品种就更多，更适合做多通道的定量PCR，但是LED光源的寿命要相对长一些。因为BIO-RAD CFX96有6个LED光源，因此在强度和激发范围上能够弥补与石英卤钨灯的差异，设计最多5通道也优于其他两个品牌。见表2。

表2 3种品牌荧光定量PCR仪的光源技术参数比较Tab.2 Comparison of light source technical parameter of 3 brands of fluorescence quantitative PCR instrument

1.3 扫描模式

扫描模式是指仪器收集扩增后样品荧光信号的方式，常见的分为电荷耦合器件（charge coupled device，CCD）照相和逐孔扫描两种，包括检测器和滤光系统[9]。3种不同品牌荧光定量PCR仪扫描模式的比较见表3。其中Agilent Stratagene Mx3000P的检测器为光电倍增管（photo multiplier tube，PMT），具有灵敏度高、线性范围广等优点，但是成本高；BIO-RAD CFX96和Roche LightCycler96的检测器均为LED，具有体积小、寿命长耐用的特点，区别为BIO-RAD CFX96每台仪器具有6个LED，而Roche LightCycler96每台仪器为单个LED。对应的滤光系统Agilent Stratagene Mx3000P带有4个激发光滤镜和4个反射光滤镜；BIO-RAD CFX96带有6个激发光滤镜和6个反射光滤镜；Roche LightCycler96带有3个激发光滤镜和6个反射光滤镜。Agilent Stratagene Mx3000P和BIO-RAD CFX96均使用逐孔扫描的信号收集模式，Roche LightCycler96则为CCD照相模式。信号通量，三者都是96孔。

表3 3种品牌荧光定量PCR仪扫描模式比较Tab.3 Comparison of scanning mode in 3 brands of fluorescence quantitative PCR instrument

2 维护保养

后期维护服务是仪器厂家保证用户正常、高效运行仪器，产出可靠实验结果的重要保障。售后团队的人数、分布的区域范围，都决定了用户反馈问题后售后响应速度。笔者单位目前BIO-RAD占比明显高于其他品牌仪器，这跟笔者单位所在区域BIO-RAD的市场占有率较大有较大关系。

2.1 荧光定量PCR仪使用过程中的常见问题

①上电开机仪器无反应。应着重注意电源线是否接触良好、保险丝是否熔断等问题[10]。②加热或冷却速度缓慢。这种情况很可能是控制器问题[10]。③半导体模块主要用于加热或制冷，常见问题是出现冷凝水、滴落水珠造成电路板短路等，使用过程中应注意环境的温度和湿度的适宜[10，11]。④灰尘影响散热，缩短相关模块的寿命问题[10]。

2.2 荧光定量PCR仪使用过程中的维护保养

①日常维护保养：使用洁净抹布清洁仪器外观，避免灰尘落入反应装置。②定期维护保养：根据品牌型号特性不同，由专业工程师每半年或1年对热循环组件和光路系统，包括去污染、校准温度、光路等[12]进行维护保养。③质量检测：主要对荧光信号进行检测，以确保荧光定量PCR仪使用过程中的质量满足临床要求，这通常由专业的检测技术机构来完成。

3 讨论

综上所述，从荧光定量PCR仪的几个指标的比较可知，笔者所在单位投入使用的BIO-RAD CFX96在性能和后期维护上都具有一定的地区优势，而需要做某种特殊激发光源的荧光定量PCR实验可以参考使用Agilent Stratagene Mx3000P或Roche LightCycler96，因为Agilent Stratagene Mx3000P的石英卤钨灯光源具有更宽的激发范围，适用的荧光染料也更全面，而Roche LightCycler96的光源具有不连续性，表明针对特定波长的激发光源特异性较高。

荧光定量PCR仪使用质量直接关系到临床的诊断结果，定期校准、去污染维护等，直接关系到样本质量和实验准确性。因此根据不同品牌型号的产品特点制定维护保养措施、制定检测流程对医院中荧光定量PCR仪的使用过程中的质量控制与诊断结果的准确性、有效性都具有重要作用。

仪器设备维护团队成员应该主动收集仪器设备相关信息，建立完善仪器设备各项指标及相应维护责任人的信息录入，便于后期追溯和处理。通过荧光定量PCR仪不同品牌型号差异性的比较，既使仪器设备维护团队成员熟知掌握不同产品的性能特点，又为临床使用过程的维护保养与质量控制措施提供了参考依据，提高荧光定量PCR仪的使用管理水平。