聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）是一種用于擴增特定DNA片段的分子生物學技術。其核心原理是模擬生物體內的DNA復制過程，通過特定的引物、DNA聚合酶和dNTPs（脫氧核糖核苷酸）來實現目標DNA序列的指數級擴增。

PCR技術的實現依賴于三個關鍵步驟的循環進行：

一、變性（Denaturation）：在高溫（通常90-96℃）下，雙鏈DNA模板中的氫鍵斷裂，導致雙鏈分開為兩條單鏈。這是擴增過程中的第一步，也是將模板DNA變成單鏈狀態的過程。

二、退火（Annealing）：溫度降低（通常50-65℃）后，引物與單鏈DNA模板上互補的序列結合。引物是短的DNA序列，設計用于與目標DNA片段的兩端特定區域互補，從而引導后續的合成過程

三、延伸（Extension）：在中溫（通常72℃左右）下，Taq DNA聚合酶（一種耐熱DNA聚合酶）作用于引物-模板復合物，沿著模板DNA合成新的互補鏈。這個過程中，dNTPs被聚合到引物的3'端，形成新的DNA鏈，直至達到模板的末端。

這三個步驟組成一個循環，每完成一個循環，目標DNA片段的數量理論上增加一倍。通過25-35個循環，可以將目標DNA序列擴增至數百萬倍，從而達到可以檢測的水平。

PCR技術的檢測方法主要依賴于擴增產物的檢測，傳統的PCR通常通過瓊脂糖凝膠電泳來檢測產物。隨著技術的發展，出現了實時熒光定量PCR（qPCR）和數字PCR（Digital PCR, dPCR）等更為先進的檢測方法。

一、傳統PCR檢測：

瓊脂糖凝膠電泳：擴增后的DNA片段通過電泳分離，根據其大小在凝膠上形成條帶，通過觀察條帶的出現與否來判斷擴增是否成功。

二、實時熒光定量PCR（qPCR）：

熒光染料法：使用SYBR Green I等染料，其能嵌入雙鏈DNA中并在熒光下發光，隨著PCR循環的進行，熒光信號逐漸增強，通過檢測熒光強度來定量目標DNA。

探針法：采用TaqMan探針等熒光標記探針，探針與目標序列結合后被DNA聚合酶酶切，報告基團與淬滅基團分離，釋放熒光信號，通過實時監測熒光信號的變化來定量目標DNA。

三、數字PCR（dPCR）：

油包水液滴式數字PCR（ddPCR）：將樣本分成數萬個獨立的微滴（液滴），每個微滴中包含少量的DNA模板。通過PCR擴增后，檢測每個微滴中的熒光信號，陽性信號表示微滴中含有目標DNA，陰性信號則表示沒有。通過泊松分布計算，最終獲得目標DNA的絕對定量結果。

數字PCR技術由于其不依賴標準曲線、操作簡單、靈敏度高（±10% copies/μL）和適合低豐度目標檢測等優勢，已成為一種非常有潛力的核酸定量技術。與傳統qPCR相比，它在低拷貝數目標檢測、拷貝數變異分析、稀有突變檢測等領域展現出有的優勢。