PCR是英文Polymerase chain reaction的縮寫，翻譯過來，稱為聚合酶鏈反應。PCR自1983年由美國加利福尼亞的Cetus公司的Mullis博士發明到現在，雖只短短的二十多年，但其在生命科學研究和臨床分子診斷中，已毫無爭議的成為“支點”工具。如果沒有PCR，人類基因組計劃不可能在如此短的時間得已初步完成，涉及到基因操作的幾乎所有研究將比現在花費更多的時間和財力。在臨床實驗室，病原體的檢測仍將是培養和/或血清學試驗的經典模式，即使有探針雜交，對于臨床標本中微量的病原體，也是束手無策。PCR的出現，盡管其并沒有“改變基因操作的本質”，但使我們能“更快更容易地進行基因操作”，原來我們需要半年、一年乃至更長時間才能完成的工作，現在我們可以在幾個小時內完成。因此，在PCR的兩大瓶頸問題即核酸擴增儀和耐熱的DNA聚合酶(Taq酶)在上世紀80年代末被成功解決以后，其很快在感染性疾病、腫瘤、遺傳病、寄生蟲病、法醫學、動植物和考古等診斷和研究領域得到了廣泛的應用。PCR用于疾病的臨床診斷，使人們擁有了從對蛋白分子表型的認識，進一步深入到了遺傳物質——核酸分子的探索的有力工具，也使臨床檢驗診斷學科中的臨床分子診斷技術得到了飛速發展。
一、我國PCR技術臨床應用的歷史和發展
（一）臨床PCR檢驗的規范化和標準化
上世紀90年代初期，PCR技術即由科研人員引入到國內，由于PCR技術簡單方便，最初的PCR擴增+電泳的檢測模式也使得相關試劑的研制沒有任何技術難度，因此很快就有人將其用于臨床診斷。在我國，人群的乙型肝炎病毒（Hepatitis
B virus,HBV）感染率高，自然而然最早用于臨床檢驗的PCR項目就是HBV
DNA的檢測，其后是性病病原體如沙眼衣原體和淋球菌，以及結核分枝桿菌等。一時之間，從事PCR試劑生產的小公司如雨后春筍般在全國各地不斷冒出，大至三甲醫院的臨床實驗室，小至個體診所，很多的實驗室都在開展PCR檢驗。但由于實驗室設計的不規范、操作人員沒有經過培訓、試劑質量不過關，缺乏質量保證的意識和措施，假陽性和假陰性結果比比皆是，在臨床產生了諸多醫患糾紛，臨床反映強烈，許多臨床醫生一談到PCR，就給其戴上“結果不可靠的帽子”。
1998年3月衛生部臨床檢驗中心受衛生部醫政司委托，召集全國各地的有關專家，在北京召開了PCR臨床診斷應用的有關問題的討論會，綜合專家的意見，鑒于當時的PCR檢驗的現狀，會后不久，衛生部即發出《關于暫停臨床基因擴增（PCR）檢驗的通知》（衛醫發[1998]9號），暫停了PCR檢驗在臨床上的應用。于是在很短的時間內，全國PCR試劑生產廠家迅速減少，臨床實驗室紛紛停止了PCR檢驗項目。
暫停臨床PCR檢驗并不意味著PCR技術本身有什么問題，技術本身的成熟性是無可質疑的，問題在于其應用的不規范。因此，經過充分的討論、修改，衛生部于2002年1月14日印發了《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》（衛醫發[2002]10號）（以下簡稱《管理辦法》），其后，衛生部臨床檢驗中心（以下簡稱部中心）也下發了《臨床基因擴增檢驗實驗室工作規范》（衛檢字[2002]8號），并編輯出版了實驗室技術人員上崗培訓統一教材《臨床基因擴增檢驗技術》（人民衛生出版社，2002年8月）。上述文件的發布，要求凡是開展向患者收費的臨床PCR檢驗項目的實驗室，必須按照部發文件的要求進行分區設計，并根據所使用的具體試劑配備必要的檢驗儀器設備，人員必須經過衛生部臨床檢驗中心或授權的省級臨床檢驗中心組織的培訓，持證上崗。除了這些硬件要求外，還要求實驗室必須文件化的質量保證體系，以指導日常檢驗工作能高質量地完成。完成上述硬件和軟件要求后，就要通過由衛生部臨床檢驗中心和省級臨床檢驗中心組織的專家組的技術驗收，只有驗收合格的實驗室才能開展臨床PCR檢驗項目。
為使技術驗收規范有效地運行，衛生部臨床檢驗中心起草了技術驗收系列文件，即《臨床基因擴增檢驗實驗室技術驗收申請表》和《臨床基因擴增檢驗實驗室技術驗收報告》（內含技術驗收表）等，技術驗收表對實驗室的設置、儀器設備配備、實驗室環境設施、實驗室內務管理、人員、儀器設備的使用維護和校準、臨床標本的采集保存和處理、標本編號、檢測操作、報告發放、實驗記錄的管理、投訴等進行逐條規定，其中心思想就是要求實驗室除了在硬件上要滿足開展臨床檢驗項目的要求外，實驗室還必須建立相應的質量保證體系，具體體現在各種程序文件的制定和實驗記錄的規范化和常規化等。
PCR實驗室驗收的模式為看、審、現場考試和現場實驗等。看，主要是看實驗室的分區設置、環境條件、通風、儀器設備配備和人員資質等是否符合部發文件的要求；審，主要是審核實驗室制定的各項管理制度和程序文件是否具備及可操作性如何；現場考試，則以筆試或口試方式考核實驗室技術人員是否知曉所制定的各項程序，并自覺應用；現場實驗則是考察實驗室是否按所制定的程序進行臨床標本的檢測、記錄和報告，以及檢測結果的正確性如何。
截止到目前為止，全國已通過技術驗收的臨床PCR實驗室已超過1000家，分布于全國各級醫療機構、采供血機構和疾控部門的臨床實驗室，全國經過臨床PCR檢驗上崗培訓的實驗室技術人員已接近上萬人。全國臨床PCR檢驗的質量得到顯著改善和提高，并帶動臨床檢驗其他專業領域的規范化和標準化。
（二）臨床PCR檢驗項目的開展
PCR在我國臨床實驗室主要是用于感染性疾病病原體的檢測，其主要原因是這些病原體如乙型肝炎和丙型肝炎病毒、人類巨細胞病毒、人乳頭瘤病毒、沙眼衣原體、淋球菌、結核分枝桿菌、肺炎支原體等，如采用以前的培養、免疫學方法測定特異抗原抗體、核酸雜交等進行臨床檢測，要么因為病原體難以培養，如上述病毒、細菌、衣原體和支原體的檢測等，要么檢測的靈敏度不夠，如乙型肝炎、丙型肝炎病毒和人免疫缺陷病毒等的抗原抗體檢測及核酸雜交檢測等，而難以開展臨床檢測。PCR因其極高的檢測靈敏度和特異性，使得血液、痰、尿液、糞便等臨床標本中的極微量的難培養病原體的檢測變得迅捷而又準確，甚至已成為目前大多數病毒、衣原體和支原體臨床檢測的首選方法乃至“金標準”。實時熒光PCR技術的出現，使得病毒載量的檢測變得準確可靠，可很好地用于抗病毒療效的判斷，并且由于其對PCR實驗室“污染”的減小，較之需要打開擴增反應管的PCR-雜交、PCR-測序、PCR-電泳等方法更具有臨床實用性。PCR用于病原體感染的血液篩查，還可檢出抗原抗體尚未出現的“窗口期”的感染，從而避免經輸血感染性疾病的傳播，發達國家、一些欠發達或發展中國家以及我國的個別血站均已常規將其用于血液篩查，大大提高了血液安全性。PCR用于病原體耐藥突變的檢測，如HBV、HIV-1等，使抗病毒藥物治療由以前的盲目變得明確而又有效。HBV、HCV的基因分型在臨床治療中有一定的應用價值；HPV基因型很多，特定基因型的檢測對于判斷感染的后果及采取相應對策有重要意義。目前，PCR-雜交或測序以及實時熒光PCR方法均已用于病毒的基因分型。
遺傳病一般分為單基因、多基因及染色體遺傳病。攜帶致遺傳病基因者占總人口數的10％，人類遺傳病通常是由于基因突變、基因缺失、染色體錯位所致，有數千種之多，在我國常見的有地中海貧血、血友病和藥物性耳聾等。在我國遺傳病有較為顯著的地域特點，如廣東、廣西、海南和四川等的地中海貧血。因此，遺傳病的產前診斷在這些特定區域開展相對多一些。α地中海貧血的發生是由于α珠蛋白鏈基因突變的結果，α珠蛋白基因定位于第16染色體短臂，每條染色體上均有兩個α珠蛋白基因，該基因總長30Kb，共包含七個連鎖的α類基因或假基因。在α-基因的突變中，以缺失型突變最為常見。α-基因的另一突變即為點突變，目前已發現的突變有18種以上，它包括錯義突變、無意突變、剪接部位突變及起始信號突變。β地中海貧血（簡稱β地貧）是由β珠蛋白鏈基因突變所引起，該基因定位于第11染色體短臂，總長度約60Kb，其中有許多胚胎性基因及假基因，而β珠蛋白基因有兩個內含子和3個外顯子，總長約為1.126Kb.
β-基因的突變以點突變為主，亦有堿基的插入和缺失。目前在世界范圍內發現的點突變達160余種，其中在中國發現的有21種。血友病是一種X連鎖隱性遺傳病，分為血友病甲和血友病乙，幾乎全部發生在男性身上。血友病甲是由于凝血因子Ⅷ的缺乏所致，而血友病乙則是因為缺乏凝血因子Ⅸ。控制產生凝血因子Ⅷ和Ⅸ的基因位于X性染色體上。氨基糖甙類抗生素所致的耳聾可分為兩類：一類因接受了中毒劑量而致聾；另一類是有遺傳背景，即帶有線粒體125rRNA基因AI555G均質性點突變基因。由細胞線粒體的遺傳基因發生變異之故。即家族的變異基因可能通過母親遺傳給她的子孫，使之具有潛在的過敏性，此稱母系遺傳。這些遺傳病在以前常用的診斷方法有家系譜分析、染色體檢查、生物化學分析等。采用PCR方法可在很短的時間內將靶DNA擴增數億倍，再結合其他多種分子手段如探針雜交、限制性片段長度多態性分析、各種電泳、高效液相層析等已可檢出大部分已知的基因突變、基因缺失、染色體錯位等，故PCR方法已成為遺傳病實驗室診斷的最有效、最可靠的方法之一。但要注意的是，遺傳病通常由于基因突變或缺失的位點較多，不同家系可能有不同的變異特點，故而需要具體家系具體分析，有時很難采用一種通用的突變或缺失檢測試劑去檢測所有的潛在變異，因此，遺傳病的分子診斷通常需要臨床醫生及檢驗人員具有較全面的遺傳學知識和專業技能，不能完全依賴商品試劑盒，需要實驗室內自配試劑來解決檢測的問題。
腫瘤是人類目前正全力尋找有效早期診斷和治療方法的重大疾病之一。研究表明，其發生有內在的遺傳因素，如視網膜細胞瘤、腎母細胞瘤等均是已知的單基因遺傳腫瘤。此外，幾乎所有的腫瘤細胞中都有原癌基因的重排，導致細胞增殖與凋亡失控最終形成腫瘤。癌基因和抑癌基因及其狀態的檢測，在腫瘤的發生發展研究中已成為不可缺少的環節。在臨床上，測定外周血和或骨髓免疫球蛋白重鏈（IgH）和κ鏈（Igκ）基因對擴散的大B細胞淋巴瘤有預后價值，可以對擴散的大B細胞淋巴瘤進行分子分期，并在分子水平確定具有正常骨髓組織學但五年生存率低的患者。白血病患者的治療中,融合基因的檢測對于療效判斷有重要意義。此外，特定腫瘤抗原的mRNA已成為癌轉移發生的標志。同樣，PCR-雜交或測序、實時熒光PCR等，在腫瘤基因有關的研究和檢測中，已成為不可缺少的工具。目前國內已有少部分專業實驗室在開展這方面的檢測。
基于藥物基因組學（pharmacogenomics）的個體化治療現在已成為現實，細胞色素P450（Cytochrome
P450）基因型的不同，其對相應藥物的代謝即有相當大的差異。細胞色素P4502D6（Cytochrome P450
2D6，CYP2D6）是細胞色素藥物代謝酶由497個氨基酸組成，參與多種重要藥物如多種抗心律失常藥、β1受體阻滯藥、抗高血壓及三環類抗抑郁藥等的代謝。
CYP2D6參與代謝的藥物占總P450代謝藥物的約1/3。CYP2D6的基因型的不同會導致患者藥物代謝能力的很大差別。當患者的基因型為CYP2D6*1/*1時，為強代謝型（EM）；基因型是CYP2D6*1/*10時，為中等代謝型（IM）；CYP2D6*10/*10則為弱代謝型（PM）。在相同的美托洛爾用藥的常規劑量（25mg/次，2次/d）下，EM者的推薦劑量為常規劑量的140%；IM推薦劑量為常規劑量的60%；PM者的推薦劑量則只有常規劑量的30%。華法林是臨床上常用的抗凝藥物，有很大的個體差異及種族差異，在不同的個體間用藥劑量可以相差約20倍，其原因在于CYP2C9和
VKORC1基因變異。研究發現，攜帶其中至少1種基因變異的患者對華法林的反應更加敏感，因此美國FDA指南建議進行基因分型以指導華法林起始和維持治療的最佳劑量。PCR-雜交或測序方法現已用于個體化治療的細胞色素P450基因型檢測，美國FDA也已批準相應的診斷試劑上市。目前在國內有少部分的實驗室正在嘗試這方面的檢測。
DNA是遺傳信息的物質基礎，由遺傳密碼字母A、C、G和T的序列所決定。不同的個體，其每個細胞的染色體上的排列次序不同，從而使得一個個體與另一個個體完全不同。個體間的親緣關系相距越遠，基因組的核苷酸字母排列差異就越大。單基因座探針限制性片段長度多態性，稱為DNA指紋，亦稱為基因指紋。DNA指紋就是通過分析這種差異來確定個體。人的手指指紋可以消失或通過外科手術加以改變，而他的與生俱來的DNA則無法更改。當代法醫學可通過對案發現場留下的血斑、精斑、毛發、組織碎片乃至微量殘留細胞等，采用PCR序列分析方法來確定是誰所留，從而使得一根毛發、一滴血液、極小精斑、體液中的脫落細胞等成為分子物證，是以前的血清學方法（如血型鑒定）不可比擬的。目前，國內的司法部門均已采用該種分子物證手段來偵破案件。
二、PCR技術臨床應用展望
PCR技術的最大特點就是能夠不斷的推出新的形式。最初的PCR是在變性、復性和延伸三個溫度下30~40個循環后，將擴增產物進行電泳，在擴增時，特定的dNTP用放射性核素標記，電泳分離的產物進行放射自顯影觀察。后來，又根據雙鏈DNA結合溴化乙錠并可在紫外光下發出熒光的原理，電泳后直接觀察相應條帶。但由于電泳后觀察片段長短判斷結果的方法，缺乏特異性，故而又出現電泳后，將條帶轉移至硝酸纖維素膜上，再用特異探針（放射性核素或非放射性核素標記）進行膜上雜交檢測的Southern
印跡（Southern
Blot）試驗。也可對PCR產物用特定的限制性內切酶進行酶切分析，即限制性片段長度多態性分析（RFLP），以保證檢測的特異性。這些都屬于定性PCR的范疇。采取上述模式，進行定性PCR測定非常簡便，但進行定量PCR測定則較為困難。上世紀90年代中期出現的實時熒光PCR，使得通過PCR方法的定量測定變得簡便易行，由于儀器能對整個擴增循環進行實時監測，不再需要額外的產物檢測過程，因而不但操作簡便，而且擴增產物的污染的可能性大大降低。此外，實時熒光PCR的測定范圍和檢測靈敏度也明顯優于以前的檢測方法。多個檢測通道實時熒光PCR儀的出現，使得簡便快速的多基因標志物同時檢測逐步成為現實，疾病基因指紋的檢測將不再是夢想。國內臨床PCR檢驗也將從目前的以病原體檢測項目占絕對主導地位，逐步向其他基因相關疾病如遺傳基因相關的疾病、腫瘤、耐藥性等的檢測上拓展。
目前的臨床PCR檢驗項目需要手工操作的是標本中核酸的提取，也是臨床PCR檢驗最易致假陽性和假陰性的關鍵性環節，自動化核酸純化儀的研制和臨床實際應用，不但將上述因手工操作等人為因素所致的結果誤差消除，也將大大提高臨床PCR檢驗的準確性和重復性。除了儀器設備外，好的商品試劑盒或自配試劑是我們獲得好的臨床檢驗結果的必備武器。試劑方法的標準化，將使其用起來更為得心應手。
臨床檢驗程序的標準化，將從源頭減少誤差產生的概率，各臨床PCR檢驗項目標準物質的研制將為臨床PCR檢驗的標準化提供有力的保證。