杭州JUE對(duì)定量數(shù)字PCR原理

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-02-25

       要了解為什么傳統(tǒng) PCR 存在限制,務(wù)必要了解 PCR 反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了什么。基本 PCR 運(yùn)行可以分為三個(gè)階段:

指數(shù)期

       每個(gè)循環(huán)積聚的產(chǎn)物準(zhǔn)確加倍(假定 ** 反應(yīng)效率)。該反應(yīng)具有高度特異性和精確度。出現(xiàn)指數(shù)式擴(kuò)增,因?yàn)樗性噭┚迈r可用,反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)推動(dòng)反應(yīng)有利于擴(kuò)增子加倍。

線性期(高變異性)

       隨著反應(yīng)繼續(xù),一些試劑因擴(kuò)增而被消耗。反應(yīng)開(kāi)始減緩,并且每個(gè)循環(huán)的 PCR 產(chǎn)物不再加倍。

平臺(tái)期(終點(diǎn):使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行凝膠檢測(cè))

       反應(yīng)停止,不再產(chǎn)生更多產(chǎn)物,并且如果放置時(shí)間夠長(zhǎng),PCR 產(chǎn)物將開(kāi)始降解。因?yàn)槊總€(gè)樣品具有不同的反應(yīng)動(dòng)力學(xué),所以每支試管或每個(gè)反應(yīng)將在不同的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)入平臺(tái)期。在平臺(tái)期可以看到這些差異。在平臺(tái)期內(nèi),傳統(tǒng) PCR 進(jìn)行測(cè)量,又稱(chēng)為終點(diǎn)檢測(cè)。 不依賴(lài)Ct值,無(wú)需標(biāo)準(zhǔn)曲線。杭州JUE對(duì)定量數(shù)字PCR原理

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dPCR的基本原理

       目前dPCR主要有兩種形式,芯片式和液滴式,但基本原理都是將大量稀釋后的核酸溶液分散至芯片的微反應(yīng)器或微滴中,每個(gè)反應(yīng)器的核酸模板數(shù)少于或者等于1個(gè)。這樣經(jīng)過(guò)PCR循環(huán)之后,有一個(gè)核酸分子模板的反應(yīng)器就會(huì)給出熒光信號(hào),沒(méi)有模板的反應(yīng)器就沒(méi)有熒光信號(hào)。根據(jù)相對(duì)比例和反應(yīng)器的體積,就可以推算出原始溶液的核酸濃度??梢允褂脦追N不同的方法來(lái)分配樣品,包括微孔板,毛細(xì)管,油乳劑和帶有核酸結(jié)合表面的小型化腔室陣列。樣品的分配使人們可以通過(guò)假設(shè)分子種群遵循泊松分布來(lái)估計(jì)不同分子的數(shù)量,根據(jù)泊松分布的原理,反應(yīng)體系中目標(biāo)分子的拷貝數(shù)可以通過(guò)公式A=-ln[(N-X)/N]*N計(jì)算,從而解決了多個(gè)目標(biāo)分子存在于單個(gè)液滴中的可能性。 常州廣州永諾數(shù)字PCR解決方案準(zhǔn)確度不完全依賴(lài)于擴(kuò)增效率。

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       在定量PCR時(shí),我們常常糾結(jié)一個(gè)問(wèn)題,究竟是相對(duì)定量還是***定量呢?如今,你無(wú)需糾結(jié)了,因?yàn)閿?shù)字PCR(digital PCR)來(lái)了。盡管這兩種技術(shù)有些類(lèi)似,都是估計(jì)起始樣品中的核酸量,但它們有一個(gè)重要的區(qū)別。定量PCR是依靠標(biāo)準(zhǔn)曲線或參照基因來(lái)測(cè)定核酸量,而數(shù)字PCR則讓你能夠直接數(shù)出DNA分子的個(gè)數(shù),是對(duì)起始樣品的***定量。因此特別適用于依靠Ct值不能很好分辨的應(yīng)用領(lǐng)域:拷貝數(shù)變異、突變檢測(cè)、基因相對(duì)表達(dá)研究(如等位基因不平衡表達(dá))、二代測(cè)序結(jié)果驗(yàn)證、miRNA表達(dá)分析、單細(xì)胞基因表達(dá)分析等。

       數(shù)字PCR可以直接計(jì)算目標(biāo)序列的拷貝數(shù),因此無(wú)需依賴(lài)于對(duì)照樣品和標(biāo)準(zhǔn)曲線就可以進(jìn)行精確的***定量檢測(cè);此外,由于數(shù)字PCR在進(jìn)行結(jié)果判讀時(shí)*判斷有/無(wú)兩種擴(kuò)增狀態(tài),因此也不需要檢測(cè)熒光信號(hào)與設(shè)定閾值線的交點(diǎn),完全不依賴(lài)于Ct值的鑒定,因此數(shù)字PCR的反應(yīng)受擴(kuò)增效率的影響**降低,對(duì)PCR反應(yīng)***物的耐受能力**提高;數(shù)字PCR實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系分配的過(guò)程可以極大程度上降低與目標(biāo)序列有競(jìng)爭(zhēng)性作用的背景序列濃度,因此數(shù)字PCR技術(shù)也特別適合在復(fù)雜背景中檢測(cè)稀有突變。支持多重?cái)?shù)字PCR,可選全中文分析軟件。

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       CNV(Copy Number Variations,拷貝數(shù)變異)研究需要極高的定量精度以區(qū)別不同拷貝數(shù)之間的微小差異,測(cè)序方法適用于高于30%的變異率檢測(cè),而qPCR的比較**辨在1.5倍左右,數(shù)字PCR通過(guò)直接計(jì)數(shù)目標(biāo)基因與參照基因( 拷貝數(shù)為1的基因,例如RNaseP) 的數(shù)目,計(jì)算比值,直接得到目標(biāo)基因的拷貝數(shù)可以達(dá)到極高的拷貝數(shù)分辨精度。


       除此之外,dPCR在病原微生物檢測(cè)、microRNA研究、基因表達(dá)研究、NGS測(cè)序文庫(kù)的***定量、表觀遺傳學(xué)直接相關(guān)的DNA甲基化定量檢測(cè)、ChIP定量鑒定等領(lǐng)域的應(yīng)用都令人極為期待,而在轉(zhuǎn)基因成分鑒定、分子標(biāo)準(zhǔn)品精確定量、環(huán)境樣本檢測(cè)等具體的應(yīng)用方向上,已經(jīng)有大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果證明了dPCR技術(shù)的優(yōu)良性能。


數(shù)字PCR技術(shù)是公認(rèn)的液體活檢領(lǐng)域靈敏度比較好的檢測(cè)方法。杭州JUE對(duì)定量數(shù)字PCR原理

單次微滴生成*需2分鐘。杭州JUE對(duì)定量數(shù)字PCR原理

定量PCR和數(shù)字PCR的特點(diǎn):


       5. 目前定量PCR已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)高通量樣品條件下的自動(dòng)化操作。   

       6. 數(shù)字PCR在單分子層面上的***定量,可以徹底擺脫對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的依賴(lài)而直接給出靶序列的拷貝數(shù),提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果在批內(nèi)和批間的穩(wěn)定性,甚至能用來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行定標(biāo)。   

       7. 基于***定量的方式,數(shù)字PCR結(jié)果的高重復(fù)性和高精度可實(shí)現(xiàn)微小差異的基因表達(dá)分析,如等位基因的不平衡表達(dá)、單細(xì)胞基因表達(dá)分析、microRNA表達(dá)分析等等。所謂“微小差異”的標(biāo)準(zhǔn)一般而言是指表達(dá)水平的差異在2倍以內(nèi)。   

       8. 同等條件下,數(shù)字PCR在靈敏度方面擁有優(yōu)勢(shì),使得該技術(shù)已成為**的液態(tài)活檢、病原微生物檢測(cè)、轉(zhuǎn)基因成分測(cè)定、宿主殘留DNA分析等的熱門(mén)技術(shù)。


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