
遗传病多由基因突变、拷贝数变异(CNV)及基因片段缺失/重复所致,其中基因片段缺失因涉及外显子或关键功能区域,常导致蛋白功能完全丧失,引发严重遗传病,如 SMA、地中海贫血、先天性无虹膜等。当前基因片段缺失检测方法多样:多重连接依赖探针扩增(MLPA)精准但成本高、周期长;二代测序(NGS)通量高但数据分析复杂、设备昂贵;常规 PCR 仅能定性,无法定量检测杂合缺失。
荧光定量 PCR(qPCR)凭借实时荧光监测、定量精准、操作简便、快速经济等优势,成为基因片段缺失检测主流技术,通过检测目标基因与内参基因的拷贝数比值,判断缺失类型(纯合缺失:比值≈0;杂合缺失:比值≈0.5;正常:比值≈1)。博清生物科技(南京)有限公司研发的BOD-16PE是国产便携式荧光定量PCR仪,具备16孔反应模块、多通道荧光检测、精准温控及触控操作等特点,适配基层实验室与现场检测场景。
一、材料与方法
(一)实验材料
1、仪器设备:博清生物 BOD-16PE 荧光定量 PCR 仪;荧光定量 PCR 仪(对照);高速离心机;核酸定量仪;PCR 扩增仪。
2、试剂与耗材:SYBR Green I qPCR 预混液;基因组 DNA 提取试剂盒;SMN1、PAX6、TRAPPC2 基因及内参基因(GAPDH)特异性引物;1.5mL 离心管、0.1mL 八联管。
(二)引物设计
针对 SMN1 基因外显子 7、PAX6 基因外显子 5-6、TRAPPC2 基因外显子 4-6 及内参基因 GAPDH 设计特异性引物,扩增片段长度 100-200bp,确保引物特异性与扩增效率。
(三)基因组 DNA 提取
取外周血 2mL,EDTA 抗凝,按 DNA 提取试剂盒说明书操作,提取基因组 DNA;核酸定量仪检测 DNA 浓度与纯度,浓度调整至 50ng/μL,OD260/OD280 比值 1.8-2.0,-20℃保存备用。
(四)qPCR 反应体系与条件
1、20μL 反应体系:SYBR Green I 预混液 10μL,上下游引物(10μmol/L)各 0.8μL,模板 DNA(50ng/μL)1μL,ddH₂O 7.4μL;同时设置内参基因反应体系与阴性对照(ddH₂O 为模板)。
2、BOD-16PE 仪器反应条件:95℃预变性 10min;95℃变性 15s,60℃退火 30s,72℃延伸 25s,40 个循环;76℃荧光检测 1s;溶解曲线分析:95℃15s,60℃1min,95℃15s,检测荧光信号变化。
3、对照仪器反应条件:对照仪器采用相同反应体系与温度程序,对比检测结果。
(五)性能评估指标
1、重复性:取 3 例不同基因型样本(纯合缺失、杂合缺失、正常),每样本设置 3 复孔,连续检测 3 批,计算批内与批间变异系数(CV 值)。
2、灵敏度:将正常基因组 DNA 梯度稀释(50ng、20ng、10ng、5ng、1ng),检测最低可检出 DNA 浓度。
3、特异性:检测 30 例正常样本与非目标遗传病样本,评估交叉反应情况。
4、准确性:以 MLPA/Sanger 测序结果为金标准,计算 BOD-16PE 仪器检测结果的一致性。
二、实验结果
(一)BOD-16PE 仪器基础性能
BOD-16PE 仪器搭载 7 寸触控屏,支持无 PC 独立操作;16 孔 0.1mL 反应模块,兼容八联管;温控范围 4-100℃,温控精度 ±0.2℃,孔间均一性 ±0.15℃;激发波长 455-650nm,检测波长 510-750nm,支持 FAM、HEX 等多通道荧光检测,适配 SYBR Green I 与 TaqMan 探针法。仪器体积小,重量轻,便携性强,适合基层实验室与现场检测。
(二)扩增曲线与溶解曲线分析
BOD-16PE 仪器可实时采集荧光信号,扩增曲线平滑,基线平稳,指数扩增期明显,无引物二聚体与非特异性扩增干扰;溶解曲线呈单一特异峰,无杂峰,证实引物特异性良好,扩增产物单一,可准确区分目标基因扩增信号与背景噪音。正常样本目标基因相对拷贝数≈1,杂合缺失样本≈0.5,纯合缺失样本≈0,基因型区分清晰。
(三)重复性实验结果
3 例不同基因型样本批内 CV 值 0.85%-1.52%,批间 CV 值 1.03%-1.89%,均小于 2%,表明 BOD-16PE 仪器检测重复性良好,结果稳定可靠。
(四)灵敏度与特异性实验结果
灵敏度检测显示,最低可检出 10ng 基因组 DNA,荧光信号清晰,Ct 值稳定(32-35);5ng 及以下 DNA 无有效扩增信号,确定检测灵敏度为 10ng。特异性检测 30 例正常样本与 20 例非目标遗传病样本,均未检出目标基因缺失,特异性 100%,无交叉反应。
(五)样本检测一致性
120 例样本中,BOD-16PE 仪器检出 SMN1 纯合缺失 18 例、杂合缺失 22 例;PAX6 杂合缺失 16 例;TRAPPC2 半合子缺失 11 例、杂合缺失 9 例;正常样本 30 例,结果与 MLPA/Sanger 测序一致 119 例,一致性 99.2%;仅 1 例 PAX6 疑似缺失样本 qPCR 结果为杂合缺失,测序证实为内含子多态性,无功能缺失,假阳性率 0.8%。与对照仪器对比,两者检测结果一致性 98.3%,无显著差异(P>0.05)。
(六)检测效率与成本对比
BOD-16PE 仪器单批次检测 16 样本,全程 2 小时内完成;MLPA 需 1-2 天,NGS 需 3-5 天。成本方面,BOD-16PE qPCR 单样本试剂成本约 20 元,仪器价格为进口仪器 1/3-1/2;MLPA 单样本约 200 元,NGS 单样本约 500 元,BOD-16PE 仪器检测兼具高效与经济优势。
三、讨论
基因片段缺失是遗传病分子诊断的核心靶点,qPCR 技术因精准定量、快速经济成为首选方法,而仪器性能直接决定检测结果可靠性。本研究证实,博清生物 BOD-16PE 荧光定量 PCR 仪凭借精准温控、稳定荧光检测、良好重复性与高灵敏度,可准确检测 SMA、先天性无虹膜、X 连锁迟发性脊椎骨骺发育不良等遗传病相关基因片段缺失,区分纯合缺失、杂合缺失与正常基因型,一致性达 99.2%,与进口高端 qPCR 仪无显著差异。
BOD-16PE 仪器核心优势在于便携性与基层适配性:体积小、重量轻,支持触控独立操作,无需配套电脑,适合基层机构、妇幼保健院及现场筛查场景;16 孔通量适配中小型样本检测,避免高端仪器 96 孔通量的资源浪费;多通道荧光检测兼容 SYBR Green I 与 TaqMan 探针法,可灵活适配不同检测需求。性能上,温控精度 ±0.2℃、重复性 CV<2%、灵敏度 10ng,满足分子诊断的严格要求,有效避免常规 PCR 定性不准、假阳性率高的问题。
应用中,SMA 是常见常染色体隐性遗传病,95% 以上患者由 SMN1 基因外显子 7 纯合缺失导致,qPCR 可快速筛查携带者与患者,为新生儿筛查与产前诊断提供支持;先天性无虹膜多由 PAX6 基因片段缺失或突变所致,qPCR 可精准检测外显子缺失,辅助确诊;X 连锁迟发性脊椎骨骺发育不良由 TRAPPC2 基因外显子缺失导致,qPCR 可区分男性半合子缺失与女性杂合缺失,指导遗传咨询。本研究中,BOD-16PE 仪器对上述疾病的检测结果与金标准高度一致,验证了其实用性。
对比进口 qPCR 仪,BOD-16PE 仪器价格更低、维护成本少,试剂适配性强,可显著降低基层实验室设备投入与检测成本,解决进口仪器价格昂贵、维修周期长的痛点。同时,其检测效率 2 小时内完成,远快于 MLPA 与 NGS,适合快速诊断与急诊样本检测。但本研究样本量有限,后续需扩大样本类型与数量,涵盖更多遗传病(如地中海贫血、DMD 等),进一步验证仪器通用性;同时优化多重 qPCR 检测体系,实现多基因缺失同步检测,提升检测通量。
博清生物科技(南京)有限公司研发的BOD-16PE荧光定量PCR仪性能稳定、精准可靠,在遗传病基因片段缺失检测中具备高灵敏度、高特异性、良好重复性与一致性,可准确区分不同缺失基因型。仪器便携经济、操作简便、检测快速,适配基层医疗机构与现场筛查需求,有效填补国产便携式 qPCR 仪在遗传病分子诊断领域的应用空白,为遗传病的早期诊断、产前筛查与遗传咨询提供优质、经济的技术解决方案,具有重要的推广价值与应用前景。





