1. Máy PCR Là Gì?

PCR viết tắt của Polymerase Chain Reaction là phản ứng chuỗi polymerase một trong những kỹ thuật sinh học phân tử cho phép khuếch đại một đoạn DNA đặc hiệu, từ một lượng rất nhỏ ban đầu có thể nhân lên thành hàng nghìn đến hàng triệu bản sao DNA chỉ trong vài giờ. Công nghệ này gọi là nền tảng quan trọng trong sinh học phân tử, hỗ trợ và nghiên cứu chẩn đoán trong nhiều lĩnh vực.

Máy PCR chính là thiết bị chuyên dụng thực hiện quá trình này. Máy hoạt động dựa trên việc thay đổi nhiệt độ theo chu kỳ hay còn gọi là luân nhiệt để DNA mạch kép tách ra, cho mồi bám vào vị trí đặc hiệu, và enzyme DNA polymerase tổng hợp mạch mới.

Trong đó, máy real time PCR là phiên bản nâng cấp của máy xét nghiệm PCR truyền thống, được tích hợp thêm hệ thống quang học để ghi nhận tín hiệu huỳnh quang phát ra từ thuốc nhuộm hoặc mồi gắn vào DNA trong mỗi chu kỳ khuếch đại. Điểm nổi bật của loại máy này là:

• Không chỉ khuếch đại DNA như PCR truyền thống, mà còn theo dõi được quá trình khuếch đại ở từng chu kỳ thông qua tín hiệu huỳnh quang.
• Máy sử dụng thuốc nhuộm hoặc probe huỳnh quang đặc hiệu: khi gắn với DNA mạch đôi hoặc đoạn DNA mục tiêu, các phân tử này sẽ phát ra tín hiệu ánh sáng.
• Hệ thống quang học với đèn phát sáng và cảm biến nhạy ghi nhận cường độ huỳnh quang, từ đó phản ánh lượng sản phẩm PCR hình thành theo thời gian.

2. Ứng Dụng Của Máy PCR

Máy PCR có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt nhất là trong lĩnh vực y tế.

• Chẩn đoán bệnh truyền nhiễm
  Xét nghiệm Covid 19, viêm gan B HBV, viêm gan C HCV, HIV, CMV, BKAV, CT/NG, bệnh lao MTB, HSV,…
• Phân tích gen đột biến
  Nhằm phát hiện các gen liên quan đến ung thư như u não, ung thư phổi, ung thư máu,…
• Nghiên cứu vi sinh vật học
  Xác định và định lượng các tác nhân gây bệnh.
• Ứng dụng trong nông nghiệp
  Xác định sinh vật biến đổi gen GMO và các tác nhân gây bệnh trên giống thực vật.
• Pháp y hình sự
  Phân tích DNA phục vụ điều tra vụ án và giám định nhận dạng, đặc biệt là lĩnh vực pháp y.
• Nghiên cứu gen
  Định lượng lâm sàng, kiểm tra kiểu gen, phân tích biểu hiện gen đồng thời nghiên cứu di truyền.

3. Cấu Tạo Chung và các loại dòng Máy PCR phổ biến hiện nay

Máy PCR hoạt động dựa trên sự khuếch đại đặc hiệu của Enzyme Taq Polymerase, kết hợp với các thành phần như primer, dNTP tự do và probe huỳnh quang.

Bảng tóm tắt cấu tạo 2 phần chính của máy PCR

4.1 Loại Máy PCR Sử dụng nguồn sáng kích thích là đèn tungsten và kính lọc

Dòng máy PCR này sử dụng nguồn sáng kích thích là đèn tungsten, kết hợp với hệ thống kính lọc để tạo ra ánh sáng có bước sóng xác định, chiếu đồng thời lên tất cả các giếng chứa tube phản ứng trong buồng ủ nhiệt

Cụ thể, nguồn sáng từ đèn tungsten được truyền qua một kính lọc màu, được lựa chọn thông qua chương trình điều khiển.

Chương trình này điều khiển một đĩa xoay mang các kính lọc, đảm bảo kính lọc phù hợp được đưa đến vị trí chính xác, chỉ cho phép ánh sáng có bước sóng mong muốn đi qua.

Ánh sáng kích thích với bước sóng được chọn lọc này sau đó được phản chiếu bởi một gương dichroic xuống buồng ủ nhiệt, nơi chứa các tube phản ứng.

Trong mỗi tube phản ứng, một loại hóa chất phát huỳnh quang được thêm vào.

Khi có sự hiện diện của DNA sợi đôi hay còn gọi là DNA đích được khuếch đại trong quá trình PCR, hóa chất này sẽ phát ra ánh sáng huỳnh quang khi được kích thích bởi ánh sáng có bước sóng phù hợp với nó.

Ánh sáng huỳnh quang phát ra từ các tube phản ứng sẽ đi qua gương dichroic, vốn được thiết kế để phản chiếu ánh sáng kích thích nhưng cho phép ánh sáng huỳnh quang đi qua.

Sau đó, ánh sáng huỳnh quang tiếp tục đi qua một kính lọc huỳnh quang, được đặt trên một đĩa xoay khác, để đảm bảo chỉ ánh sáng huỳnh quang cụ thể được truyền tới CCD camera.

CCD camera đóng vai trò ghi nhận tín hiệu bằng cách chụp ảnh toàn bộ buồng ủ nhiệt của máy PCR.

Hình ảnh này phản ánh cường độ huỳnh quang phát ra từ từng giếng phản ứng qua mỗi chu kỳ nhiệt.

Dữ liệu thu thập được sẽ được chuyển đến bộ vi xử lý của máy tính, sau đó được hiển thị dưới dạng biểu đồ thời gian thực trên màn hình.

Biểu đồ này cho phép người thực hiện thí nghiệm dễ dàng theo dõi và phân tích cường độ tín hiệu huỳnh quang từ mỗi giếng qua từng chu kỳ nhiệt, từ đó đánh giá chính xác quá trình khuếch đại DNA.

4.2 Loại Máy PCR dùng sợi quang học

Máy PCR này đặc biệt sử dụng sợi quang học để truyền nguồn sáng kích thích đến các ống phản ứng tube.

Đèn Laser hoặc đèn tungsten là nguồn sáng kích thích, được dẫn trực tiếp qua các sợi quang học đến các ống phản ứng.

Đồng thời, các sợi quang học cũng đảm nhận vai trò truyền ánh sáng huỳnh quang phát ra từ phản ứng đến camera CCD để ghi nhận và phân tích.

4.3 Loại Máy PCR dùng đèn LED làm nguồn sáng kích thích

Trong loại máy PCR này, nguồn sáng kích thích được tạo ra bởi các đèn LED.

Các đèn LED này có thể được gắn trên một giá di chuyển sát trên buồng ủ nhiệt như hình bên cạnh để chiếu ánh sáng kích thích lên các tube phản ứng và thu nhận ánh sáng huỳnh quang phát ra.

Ngoài ra, một số máy PCR cố định đèn LED tại một vị trí trong buồng ủ nhiệt, và các tube phản ứng được di chuyển đến vị trí này nhờ giá xoay tròn.

Ưu điểm nổi bật của dòng máy PCR này là sử dụng đèn LED là tuổi đời cao, bền bỉ với thời gian, có thể lên đến hàng chục nghìn giờ, đảm bảo độ bền và hiệu quả lâu dài.

5. Nguyên Lý Hoạt Động Của Máy PCR

Máy PCR Hoạt động nhanh chóng chỉ trong 1 thời gian ngắn sao chép một lượng lớn ADN từ 1 đoạn ADN chọn lọc trong môi trường in vitro, tương tự như phân bào một cách tự nhiên.

Trích một lượng nhỏ DNA nhất định trong mẫu bệnh phẩm, máy PCR có thể khuếch đại chính xác lên đến cả triệu bản DNA chỉ trong thời gian ngắn. Từ đó phục vụ cho các quá trình khảo sát hoặc nghiên cứu trong phản ứng.

Quá trình khuếch đại này thông qua ba bước cơ bản: biến tính, bắt cặp, và kéo dài.

Các bước này được lặp lại trong nhiều chu kỳ thường 25 đến 40 chu kỳ để khuếch đại một đoạn DNA mục tiêu theo cấp số nhân.

Biểu đồ khuếch đại:

• Đường nền Baseline:
  Đây là giai đoạn đầu của phản ứng PCR thường chu kỳ 3 đến 15 khi tín hiệu huỳnh quang tích lũy nhưng chưa vượt ngưỡng phát hiện. Có thể điều chỉnh tùy thiết bị hoặc phần mềm phân tích để loại bỏ nhiễu nền.
• Ngưỡng Threshold:
  Đây là giá trị huỳnh quang cố định, xác định dựa trên đường nền để đo lường tín hiệu đặc hiệu.
• Chu kỳ ngưỡng Ct:
  Số chu kỳ mà tín hiệu vượt ngưỡng, giá trị Ct tỷ lệ nghịch với lượng DNA ban đầu trong mẫu: Ct thấp hơn cho thấy nồng độ DNA cao hơn.

Đường chuẩn Standard Curve:

• Cách tạo:
  Chạy PCR trên mẫu chuẩn pha loãng từ 5 đến 10 lần để vẽ biểu đồ liên hệ giữa Ct và nồng độ DNA/RNA trong đó trục X là log nồng độ và trục Y là Ct. Dùng để định lượng DNA/RNA và kiểm tra hiệu suất PCR.
• Hệ số tương quan R²:
  Đo độ thẳng của đường chuẩn. R² ≥ 0.90 đảm bảo kết quả chính xác, nếu thấp hơn có thể do lỗi pipetting hoặc thiết bị.
• Hiệu suất E%:
  Từ 90 đến 110%, tính từ độ dốc. E% kém do mồi kém hoặc máy lỗi hoặc làm Ct sai lệch, ảnh hưởng định lượng.

7. Quy Trình Vận Hành Máy PCR

Để vận hành máy PCR một cách hiệu quả, bạn cần thực hiện các bước sau:

1. Chuẩn bị mẫu: Trộn các thành phần phản ứng DNA mẫu, primer, probe, dNTP, enzyme và thực hiện Spin Down để loại bỏ bọt khí.
2. Khởi động máy: Mở phần mềm điều khiển trên máy tính, chọn loại xét nghiệm phù hợp.
3. Cài đặt chu trình nhiệt: Cài đặt nhiệt độ và thời gian cho từng giai đoạn biến tính, bắt cặp, kéo dài như đã nêu ở trên.
4. Chạy phản ứng: Đặt mẫu vào block nhiệt, khởi động máy và theo dõi kết quả qua tín hiệu quang.
5. Phân tích dữ liệu: Phần mềm sẽ xử lý tín hiệu và xuất kết quả đồ thị hoặc giá trị định lượng.

8. Những Điều Cần Biết Khi Lựa Chọn Máy PCR Tại Thị Trường Việt Nam

Việc chọn máy PCR phù hợp đòi hỏi cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố sau:

• Công suất máy:
  • Máy mini 8 đến 16 giếng: Phù hợp cho xét nghiệm hiện trường.
  • Máy 96 giếng: Lý tưởng cho phòng lab trung bình.
  • Máy 384 giếng: Dành cho nghiên cứu chuyên sâu.
• Chức năng Gradient nhiệt độ: Hỗ trợ tối ưu hóa phản ứng PCR.
• Số kênh màu:
  • 2 kênh: Ứng dụng cơ bản.
  • 4-5 kênh: Đáp ứng đa số kit chẩn đoán.
  • 6-8 kênh: Nghiên cứu nâng cao.
• Độ chính xác nhiệt độ: Đảm bảo kết quả đồng nhất giữa các giếng.
• Tốc độ gia nhiệt: Peltier 3 đến 6°C/giây, rotor 15 đến 20°C trên mỗi giây.
• Giao diện: Ưu tiên phần mềm thân thiện, hỗ trợ xử lý dữ liệu nhanh.
• Bảo hành bảo trì máy PCR: Chọn nhà cung cấp uy tín, hỗ trợ kỹ thuật lâu dài.

Lintech JSC là nơi uy tín tại Việt Nam, với 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị y tế chuyên cung cấp máy PCR chính hãng từ các thương hiệu danh tiếng như Abbott và Thermo Fisher Scientific, đảm bảo chất lượng vượt trội cho chẩn đoán và nghiên cứu.

Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết bị y tế và phòng thí nghiệm, Lintech JSC đã triển khai thành công hàng loạt dự án cung cấp máy PCR như Real Time PCR m2000, QuanStudio 5 DX và 7500 Real-Time PCR System cho các bệnh viện lớn như Chợ Rẫy, Bệnh viện Tâm Anh, trung tâm xét nghiệm, và viện nghiên cứu trên toàn quốc.

Đội ngũ kỹ thuật viên được đào tạo bài bản từ các hãng sản xuất, cùng dịch vụ hậu mãi toàn diện bao gồm lắp đặt, bảo trì và hỗ trợ kỹ thuật 24/7, giúp Lintech JSC khẳng định vị thế là đối tác đáng tin cậy, mang đến giải pháp PCR tối ưu và hiệu quả cho khách hàng.

Real time PCR m2000

Real time PCR Alinity m