qPCR 的历史：实时 PCR 创新的 30 年

三十年前，一个简单却具有开创性的问题改变了分子生物学：如果能够实时测量 DNA 扩增，会怎样？

答案变成了定量PCR（qPCR），这项技术使科学家能够在DNA扩增发生的同时对其进行监测——从而能够在PCR过程本身中对遗传物质进行精确定量。1996年，Applied Biosystems™——该公司后来于2014年因Life Technologies被收购而成为赛默飞世尔科技的一部分——通过推出ABI PRISM® 7700 序列检测系统,首台商业化实时PCR仪器.

由包括Lincoln McBride博士和Junko Stevens博士在内的创始科学家团队建立，开发团队将PCR从一种纯定性、二元“是或否”的方法，转变为一种稳健且高精度的定量技术，能够准确测量核酸水平。这一进步为当今在基因表达分析、分子检测等领域的研究应用奠定了基础。病原体检测，以及转化研究.

为纪念定量 PCR 三十年的创新，我们采访了 McBride 博士和 Stevens 博士，请他们回顾构建首个 qPCR 系统时所面临的挑战，并探讨实时 PCR 如今如何持续推动科学发现。

---

作为参与构建首个被广泛使用的商业化实时 PCR 系统——ABI 7700——核心团队的一员，你最难忘的回忆是什么？?

McBride：有好几个，不过我分享其中两个。1992 年底，我因时差未倒过来，正在东京宣传 Applied Biosystems（ABI）的 DNA 荧光技术与 PCR 技术之间强大协同效应时，ABI 的研发副总裁在早餐时告诉我，ABI 刚刚同意进行一项公司合并，这将使我们能够获得相关专利，从而将我于 1991 年创立、当时称为“分析型热循环仪”的产品实现商业化。我欣喜若狂。

时间快进到 1994 年 2 月。当时我一直在领导不断扩大的实时 PCR 研发与商业化项目。无论在资金、职业还是个人层面，我们都已全力投入，致力于让这项技术和这次合并双双取得成功。然而，经历了仿佛长达数十年的几个月后，我们仍未能在关键的四样本光学复用器“面包板”原型上获得令人满意的定量数据。

ABI 化学制造团队那位极具洞察力的负责人提出，我们的面包板系统可能检测到了 DNA 标准品配制错误。接下来的一周，我们团队负责软件和算法的主管微笑着走向我，手里拿着使用新配制标准品进行首次运行的数据。我们开始忍不住咯咯笑起来，如释重负，又满怀胜利的喜悦。原来我们一直检测到的是标准品中的错误。就在那一刻，我们意识到，实时 PCR 比我们曾经想象的还要强大。

史蒂文斯：我于 1991 年加入 Applied Biosystems，并于 1995 年调入 Lincoln McBride 的 SDS（序列检测系统）团队。我们整个项目团队坐得很近，这让协作变得非常容易。作为一名年轻的化学家，坐在拥有完全不同技能的人旁边让我受益匪浅——看到机械工程师和算法开发人员如何处理问题，实在令人着迷。Lincoln 确保我们建立起了强大的跨学科团队文化。

1995 年，我们将 7700 系统原型机运送到了我们第一个也是唯一一个测试点。所有开发团队成员都随身携带传呼机，这样一旦系统出现异常，我们就能立即赶往他们的实验室。那里距离我们只有 15 分钟路程。我们在那里度过了很长时间，与客户并肩工作。随着时间推移，他们成了我们出色的合作伙伴——几乎就像我们团队的延伸一样——而且他们也把我们当作值得信赖的伙伴。这段经历至今仍是我最珍贵的回忆之一。

---

在设计第一台 qPCR 仪器时，最大的技术障碍是什么？团队又是如何克服这些问题的？

史蒂文斯：在 1996 年产品全面发布前的几个月里，我们不断遇到顽固的 qPCR 掉点问题——96 孔板中会随机出现一些孔检测不到荧光信号（尽管扩增可能确实发生了，只是不是针对我们想要的靶标）。我们在工程原型实验室里花了好几个小时，追查每一个可能的变量，试图弄清楚到底发生了什么。最终的突破点是 Taq 聚合酶。当我们改用Applied Biosystems™ AmpliTaq Gold®DNA 聚合酶后，其固有的热启动机制显著减少了掉点现象，并提高了整块板上 Cq 一致性的紧密度。这对我们来说是一次颠覆性的改变。

麦克布莱德：我更愿意将 7700 视为一个系统，而不只是一个仪器。除了斯蒂文斯博士提到的最后关头“信号丢失”之谜外，另一个紧张而漫长的挑战是设计最佳的荧光探针-引物基序并制造成千上万个这样的组件。这需要多方面的努力，包括首次合成一种TaqMan™ 寡核苷酸探针，随后又发现，当荧光报告基团和淬灭基团位于探针两端时，TaqMan 探针效果最佳，最后还实现了引物-探针组合的大规模生产。在此查看关于 ABI 7700 贡献的完整出版物。

---

纵观这些年来您参与开发的各种仪器，您最喜欢的是哪一款？它的突出之处是什么？

麦克布莱德：这是个陷阱问题吗？ABI 7700。与 7700 的成功同样令人印象深刻的，是斯蒂文斯博士 31 年来对实时 PCR 的奉献！

史蒂文斯：ABI Prism 7700！它是一套具有突破性的 qPCR 系统，能够对 PCR 扩增进行实时监测，从而实现精确的核酸定量。

它的推出几乎与我女儿的出生同时发生，所以那段时间对我来说格外难忘。ABI Prism 7700 是 SDS 团队的“宝宝”——一个可爱的、重达 350 磅的宝宝，同样需要大量照料。

---

如果你可以为下一代 qPCR 仪器增加一项新功能，那会是什么？它将如何改变当今的工作流程？

史蒂文斯：我会在 qPCR 步骤之前增加一个简单的核酸提取模块。目前，这一工作流程要求在进行 qPCR 之前先单独完成样本纯化。如果我们能够将核酸提取和 qPCR 整合为一个单一、流畅的过程，就能简化工作流程，并使样本追踪更容易。

麦克布莱德：我已经退休几十年了，所以并不完全了解最新进展。但在疫情期间，让我感到沮丧的是，实时 PCR 结果往往需要几天而不是几小时才能出来。限制因素并不是化学本身。一定有更快的方法把样本送到仪器上。这并不是什么高深莫测的事，而这里面存在机会。

对于那些可能需要常规、连续采样但实施起来并不方便的应用场景，例如公共供水或废水监测，我认为现场连续检测系统应该已经在研发之中。

---

以你现在所知道的一切来看，你会在职业生涯开始时给自己什么建议？

麦克布莱德：这很难回答。“蝴蝶效应”这一概念表明，微小的变化可能会让我偏离那条最终带来超乎我梦想成果的人生道路。我会建议年轻读者始终留意稍纵即逝的机会，与有才华且心怀善意的人为伍，并且相信，在开发像实时 PCR 这样的革命性第一代系统时，人性始终会是最关键的要素。

史蒂文斯：相信你的直觉。当你处于职业生涯早期时，你有更多自由去承担风险，做出大胆——甚至有些疯狂——的决定。不要害怕抓住这些机会。去尝试并从中学习，总比日后回首时心想：如果当初……会怎样？

---

感谢共同进步的30年

qPCR 的下一个篇章，将继续由定义其过去 30 年的同样原则所塑造：立足于科学需求的创新，以及通过协作不断强化的发展。自动化、数据互联、检测设计和可持续性方面的持续进步，将进一步拓展 qPCR 所能实现的价值，帮助科学家更有信心地应对日益复杂的问题。

在赛默飞世尔科技，推动 qPCR 发展始终是为了赋能更卓越的科学研究。通过与客户紧密合作，我们始终致力于支持推动进步的发现——无论是今天，还是未来的岁月。

这一里程碑是对帮助 qPCR 成为今天模样的科学界的礼赞。感谢那些早期信任这项技术的研究人员，感谢那些不断突破边界的实验室，也感谢那些持续以洞见塑造其未来的客户。

携手走过推动 qPCR 发展的 30 年。而现在，我们也已共同准备好迎接下一个篇章。

仅供研究使用。不得用于诊断程序。© 2026 Thermo Fisher Scientific Inc. 保留所有权利。除非另有说明，所有商标均为 Thermo Fisher Scientific 及其子公司的财产。TaqMan 和 AmpliTaq Gold 是 Roche Diagnostics, Inc. 的注册商标，经许可授权使用。