罗氏LightCycler® PRO系统技术介绍

一、系统概述

LightCycler® PRO 系统是罗氏诊断公司基于多年实时荧光定量PCR（Real-Time Quantitative PCR, qPCR）技术研发经验推出的一款集性能稳定、分析能力全面、流程智能化于一体的定量PCR平台。该系统主要面向科研机构、临床实验室、生物制药企业等单位，用于基因表达定量、基因分型、拷贝数变异检测、病原体筛查及个体化用药研究等方向。

LightCycler® PRO 系统在设计上延续了罗氏LightCycler系列的荧光检测技术与模块化架构，融合自动化样本处理、高精度热控技术及灵活的软件控制平台，支持多种样本类型与反应体系，具备中高通量检测能力。

二、系统构成与功能模块

LightCycler® PRO 系统由以下几个核心组成部分构成：

1. 热循环模块（Thermal Cycler）

该模块是实现PCR扩增反应的核心单元，配备先进的半导体热电技术，支持快速升降温与温控精度保障。

• 反应孔数：标准96孔格式（兼容部分Fast孔板）

• 温控范围：4°C – 99°C

• 升降温速率：最高可达4.8°C/s

• 温控精度：±0.2°C

热循环系统采用铝合金均热板与精准探针监测技术，提升反应一致性与可重复性，适应复杂基因体系的扩增需求。

2. 荧光检测系统（Optical Module）

LightCycler® PRO 系统配置多通道荧光信号检测通道，基于高灵敏CCD或PMT组件，结合滤光片组可实现不同荧光染料的独立通道检测，支持SYBR Green、TaqMan、MGB、Scorpion、Molecular Beacon等多种荧光标记方法。

• 荧光通道数：4–6个可选

• 检测灵敏度：低至1拷贝/反应（依试剂体系而定）

• 背景抑制：具备自动增益控制与背景校正算法

• 兼容染料示例：FAM, VIC, ROX, Cy5, HEX, Texas Red等

3. 软件控制与分析平台

LightCycler® PRO 搭配专属软件套件，支持实验方案设计、数据实时监控、图谱生成与统计分析，具有图形化操作界面和权限管理功能。

主要功能模块包括：

• 扩增曲线绘制与Ct值自动判读

• 熔解曲线分析（Melting Curve Analysis）

• 标准曲线法定量与相对表达分析

• 基因分型（Genotyping）

• 拷贝数变异检测（CNV）

• SNP分析与群体比较

• LIMS系统对接与批处理导出

数据可导出为CSV、Excel、PDF等格式，便于后期整合、共享或归档管理。

三、技术特性与性能指标

1. 热循环均匀性

LightCycler® PRO系统在热循环控制方面采用双温探针实时反馈与PID调节机制，可有效控制孔间温差与时间偏差。孔板边缘与中心位置的扩增效率一致性表现良好。

• 孔间最大温差：<0.4°C（测试条件下）

• 重复性Ct标准差：<0.15（相同模板条件下）

2. 扩增动态范围

系统具备广泛的扩增动态范围，能够检测从1拷贝至10^9拷贝/反应的DNA模板，适用于低丰度RNA检测与高表达基因分析。

• 线性范围：> 9 log数量级

• 检测极限：<10 copies（结合配套试剂）

3. 多重PCR兼容性

支持最多6重目标基因同时检测，适用于病原谱筛查、多基因调控研究、miRNA表达定量等多重分析实验。

• 荧光串扰修正算法：自动进行信号解卷积与参考染料标准化处理

• 模板类型支持：gDNA、cDNA、RNA、质粒、病毒DNA/RNA等

四、典型应用场景

LightCycler® PRO系统可适用于多种实验室应用领域，涵盖从基础科研到临床转化的多个阶段。

1. 基础科研

• 基因表达水平差异分析（e.g., ΔΔCt法）

• miRNA定量检测与功能分析

• 表观遗传学（甲基化状态）检测

• RNA干扰实验验证与小分子靶点筛选

2. 临床研究与疾病标志物评估

• 癌症早期筛查（ctDNA、cfDNA定量）

• 传染病病原体核酸检测（如HIV, HPV, HBV等）

• 自身免疫病相关基因表达分析

• 精准用药（Pharmacogenomics）基因型检测

3. 药物开发与生物制品质量控制

• 疫苗临床前动物实验中的病毒载量监测

• 生物制剂残留DNA含量检测

• 稳定性试验中基因表达水平定点监控

• 拷贝数一致性与批间变异控制

4. 公共卫生与食品安全

• 食品中致病微生物快速筛查

• 转基因成分定量分析

• 饮用水和农产品中特定核酸污染检测

五、配套耗材与试剂体系

为保障实验流程一致性，罗氏提供完整的配套试剂和耗材体系：

• 反应试剂盒：SYBR Green I Master, Probe Master, UPL系统等；

• PCR耗材：96孔/384孔反应板、封板膜、反应管、封口膜；

• 引物探针设计支持：UPL设计工具、参考数据库；

• 标准模板与质控品：便于构建标准曲线或Ct漂移监控；

所有配套试剂均经验证可适用于LightCycler® PRO系统，避免因耗材变动引发的系统漂移或反应效率不一致。

六、操作流程与培训机制

LightCycler® PRO系统采用模块化工作流程，操作简便，适合具有基础分子实验经验的操作人员使用。

操作流程简要如下：

1. 样本制备：提取DNA/RNA，必要时进行反转录；

2. 试剂准备：配置Master Mix，加入模板与引物探针；

3. 反应设置：装载PCR板，设置程序参数；

4. 实时监控：通过软件查看扩增进度、Ct值与熔解曲线；

5. 结果分析：自动分析模块完成定量计算与分型判读；

6. 数据导出与存档：保存至本地、服务器或LIMS系统。

罗氏同时提供技术培训服务，包括线上模块教学、现场演示、使用手册与远程协助，协助实验人员快速掌握系统操作。

七、质量控制与维护建议

为了确保长期使用中的稳定性与性能一致性，建议实验室按照以下原则对LightCycler® PRO系统进行定期维护：

• 每日清洁：镜头窗口与热盖需保持洁净；

• 每月校准：荧光信号校准与热控模块验证；

• 年度维护：联系技术工程师进行整机检查与软件更新；

• 运行日志记录：便于追踪历史参数变化与运行趋势；

• 软件权限管理：防止操作配置误改与数据丢失；

系统内置日志功能可自动记录运行状态、程序修改与使用者信息，有利于实验室溯源管理和质量审核。

八、结语

LightCycler® PRO 系统作为罗氏诊断在qPCR技术体系中的重要产品之一，集成了热控、光学、软件与数据管理等多方面功能，满足了多样化科研与临床研究对数据质量、流程效率与灵活应用的需求。在持续发展的分子检测技术环境下，系统化、标准化的qPCR平台为生命科学研究提供了重要支持。