聚合酶链式反应 (PCR) 催生了许多专门的变体和应用，将其用途扩展到简单的 DNA 扩增之外。这些技术可以实现突变检测、甲基化分析、分子诊断和法医鉴定。

等位基因特异性 PCR

等位基因特异性 PCR 可区分仅存在一个核苷酸差异的 DNA 序列。该方法使用具有位于多态性位点的 3-prime 末端碱基的引物。当末端碱基与模板匹配时，扩增就会有效进行。当它不匹配时，扩展就会被阻止或大大减少。通过在单独的反应中使用对每个等位基因特异的两个引物，可以确定基因型。该技术广泛用于单核苷酸多态性基因分型和检测疾病相关突变，例如 V 因子 Leiden 和凝血酶原 G20210A。

甲基化特异性 PCR

甲基化特异性 PCR 可检测 DNA 甲基化模式，这是癌症和发育中重要的表观遗传标记。基因组 DNA 用亚硫酸氢钠处理，将未甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶，同时保持甲基化的胞嘧啶不变。然后使用设计用于区分转化和未转化序列的引物进行 PCR 以确定 CpG 位点的甲基化状态。该技术用于检测肿瘤抑制基因中的异常启动子甲基化和印记分析。

反向PCR

反向 PCR 扩增已知序列侧翼的 DNA 区域，可用于识别插入位点或表征未知的侧翼区域。基因组 DNA 用限制性内切酶消化，在已知区域之外进行切割，然后通过连接将片段环化。 PCR 使用从已知序列向外定向的引物，然后跨连接连接点扩增未知的侧翼 DNA。反向PCR已用于表征基因组中的转座子插入位点和病毒整合位点。

简并 PCR

简并 PCR 使用在特定位置含有混合碱基的引物池来扩增来自不同物种或基因家族成员的相关基因。引物是根据保守的氨基酸序列设计的，并在密码子摆动位置引入简并性。该技术用于克隆新物种的同源基因、鉴定基因家族成员以及检测具有可变序列的病原体。降落 PCR（退火温度逐渐降低）可提高简并 PCR 的特异性。

定量 PCR 应用

定量 PCR (qPCR) 不仅仅局限于测量基因表达。拷贝数变异分析使用 qPCR 通过比较目标基因与参考基因的扩增来检测基因缺失或扩增。该技术用于乳腺癌 HER2 检测和染色体异常检测。病原体检测使用 qPCR 来量化 HIV、乙型肝炎和丙型肝炎患者的病毒载量，指导治疗决策。转基因生物检测可量化食品中转基因物质的含量。

数字 PCR 应用

数字 PCR 无需标准曲线即可提供绝对定量。它用于检测循环肿瘤 DNA 中的罕见突变，从而实现用于癌症监测的液体活检。数字 PCR 还可以检测治疗后的残留疾病，从母体血液中识别胎儿非整倍体，并高精度地表征拷贝数变异。数字 PCR 的高灵敏度可以检测频率低于 0.1% 的突变等位基因。

法医 PCR

使用多重 PCR 进行短串联重复分析是法医学中人体识别的标准方法。商业试剂盒可在一次反应中扩增 15 至 20 个 STR 位点以及牙釉蛋白性别决定标记。通过[毛细管凝胶电泳](/guides/capillary-gel- electrophoresis) 分离扩增的片段，这是一种[毛细管电泳](/guides/capillary- electrophoresis) 模式，使用聚合物筛分基质以单碱基分辨率解析 DNA 片段，并确定等位基因大小。两个不相关的个体拥有相同 STR 特征的概率通常小于十亿分之一。 Touch DNA 分析可以对仅含有少量细胞的微小样品进行分析。

单细胞 PCR

单细胞 PCR 扩增单个细胞的基因组或转录组，揭示批量分析中掩盖的异质性。该技术首先通过显微操作、流式分选或微流体技术进行细胞分离。使用多重置换扩增或基于 PCR 的方法进行全基因组扩增可增加下游分析所需的 DNA 数量。单细胞 RNA 测序使用逆转录和 PCR 扩增来分析单个细胞中的基因表达，揭示细胞类型、状态和发育轨迹。