Digital PCR（數位聚合酶鏈反應）是一種先進的分子檢測技術，可用於精確量化DNA或RNA。其核心原理在於將PCR反應劃分為大量獨立的小反應單元，每個單元內可能包含一個目標分子，或完全不含目標分子。在PCR擴增後，通過檢測每個單元的擴增結果，可將其判定為陽性（含目標序列）或陰性（不含目標序列）。

透過統計陽性單元的數量並應用波松（Poisson）分佈模型，即可準確計算樣本中目標分子的絕對數量，而無需依賴標準曲線或參考樣本，從而提供高度準確且可靠的數據分析。

在數據處理上，Digital PCR利用以下公式進行定量計算：

其中，$N$ 為總分區數，$k$ 為陽性分區數，$lambda$ 則代表樣本中目標分子的絕對數量。這種數學模型確保了在低拷貝數或稀有目標檢測時仍能保持極高的靈敏度與精確度，特別適用於癌症研究、微量病原體檢測及基因突變分析等高要求應用場景。

1. 樣本準備：分離並準備DNA或RNA樣本。

2. 反應混合準備：製備包含引物、探針和聚合酶的PCR反應混合物。

3. 分區：使用多孔板、微流體晶片或液滴技術將反應混合物分成許多小部分。

4. 放大：在每個部分進行PCR放大。

5. 檢測：使用熒光分析每個部分是否含有放大產物。陽性分區發光，陰性分區不發光。

6. 量化：計算陽性部分的數量，並使用波松統計學公式計算目標分子的絕對數量。

Digital PCR因其高靈敏度和精確度，在多個領域有廣泛應用，包括：

罕見突變檢測：用於癌症研究，檢測低頻突變。

拷貝數變異分析：診斷遺傳疾病，識別基因拷貝數變化。

基因表達分析：量化低表達基因，提供基因調控洞察。

病毒載量量化：監測感染性疾病進展。

無創產前測試：從母血中檢測胎兒遺傳異常。

液體活檢：通過循環腫瘤DNA監測癌症進展和治療反應。

病原體檢測：識別環境樣本中的病原體。

NGS文庫質量控制：確保下一代測序結果的準確性和一致性。