北京MicroDrop-100数字PCR原理

时间:2020年09月11日 来源:

数字PCR(Digtal PCR)是一种核酸定量精密检测的新兴技术手段,于20世纪由Vogelstein等提出。它是将稀释后的核酸模板分配到大量不同的反应单元中,使每个反应单元中有一个或没有核酸。利用PCR扩增的同时,加入可检测荧光。待扩增结束时,使用统计学方法采集每个反应单元出现的荧光次数,从而定量检测样本中的核酸浓度。

基于分液方式的不同,数字PCR主要分为3种:微流体数字PCR(Microfluidic digital PCR,mdPCR)、微滴数字PCR(Droplet digital PCR,ddPCR)和芯片数字PCR(Chip digital PCR,cdPCR)。 超高灵敏度,适用于稀有序列及稀有突变的检测。北京MicroDrop-100数字PCR原理


北京MicroDrop-100数字PCR原理,数字PCR

数字PCR(Digital PCR-dPCR)技术是一种新的核酸检测和定量方法,与传统定量PCR(qPCR)技术不同,数字PCR采用***定量的方式,不依赖于标准曲线和参照样本,直接检测目标序列的拷贝数。由于这种检测方式具有比传统qPCR更加出色的灵敏度和特异性、精确性,dPCR迅速得到***的应用,这项技术在极微量核酸样本检测、复杂背景下稀有突变检测和表达量微小差异鉴定方面变现出的优势已被普遍认可,而其在基因表达研究、microRNA研究、基因组拷贝数鉴定、**标志物稀有突变检测、致病微生物鉴定、转基因成分鉴定、NGS测序文库精确定量和结果验证等诸多方面具有的广阔应用前景已经受到越来越多的关注。
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同时,从公式也可以看出,随着反应阳性体系数(X)的增加,体系中目标分子的拷贝数相对于X会有较大的差距,随着X的持续增加,数字PCR结果的不确定度也随着提高,总体来说,数字PCR阳性体系的数量不得超过总体系数量的80%。另一个方面,N的增加会使整个数字PCR体系具有较大的线性范围,并可以提高反应的灵敏度、稳定性以及可重复性。因此,目前dPCR都需要在成本可控的情况下,增加分配的腔室数和液滴数。

商业化dPCR平台及其特点

发展到现在,市面上常见的dPCR主要有两种:微滴式dPCR(droplet dPCR,ddPCR)和芯片式dPCR(chip dPCR,cdPCR)技术。由于芯片式dPCR制造芯片的成本较高,目前微滴式dPCR正越来越受到企业的认可。

每种PCR方法对比如下:

数字PCR

实时荧光定量PCR

传统PCR

概述

测量阴性平行样的比例以确定***拷贝数

在发生PCR扩增时进行测量

在PCR循环结束时测量积聚的PCR产物的量

是否定量

是,阴性PCR反应的比例适合泊松统计算法

是,因为在PCR的指数期内采集数据,在此期间PCR产物的数量与核酸模板量成正比

否,但是比较凝胶上的扩增条带的强度与已知浓度的标准品可进行半定量

应用

***载体***定量

核酸标准品***定量

下一代测序文库***定量

稀有等位基因检测

基因表达***定量

混合物富集和分类

基因表达定量

质量控制和检测验证

病原体检测

SNP基因分型

拷贝数变异

microRNA分析

***定量

siRNA/RNAi实验

DNA扩增

基因分型

分子克隆 数字PCR技术是公认的液体活检领域灵敏度比较好的检测方法。

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相对于二代测序、基因芯片和定量PCR而言,数字PCR具备以下优势:

· 灵敏度可达到单个核酸分子:检测限低至0.001%,主要系为数字PCR可以实现靶标DNA/RNA的生物浓缩;

· 无需标准曲线活参照基因进行对比来测定核算量,可对靶分子起始量进行***定量,直接独处DNA分子的个数;

· 适合环境复杂样品的检测:终点PCR检测,不依赖Ct值,不依赖扩增效率,能克服PCR***剂的影响,避免样品间的交叉***问题,适合各类复杂环境中的样本进行***定量,如动血样、粪便、尿液、痰液、水样、土壤、植物等; MicroDrop™数字PCR平台是由永诺生物自主研发并已投入生产的微滴式数字PCR检测系统。广州数字PCR

CRISPR-Cas9基因编辑结果验证。北京MicroDrop-100数字PCR原理

总结

数字 PCR 的优点:

  • 无需依赖参考物或标准品
  • 通过增加 PCR 平行样的总数可实现所需的精度
  • 高度耐受***剂
  • 能够分析复杂混合物
  • 与传统 qPCR 不同,数字 PCR 对出现的拷贝数呈线性反应,可以检测到较小倍数变化的差异。

实时荧光定量 PCR 的优点:

  • 提高检测的动态范围
  • 无需 PCR 后处理
  • 检测能够覆盖低至 2 倍的变化
  • 在 PCR 的指数期内采集数据
  • 报告基团荧光信号的增加与生成的扩增子数量成正比
  • 裂解探针提供扩增子的长久裂解记录

传统 PCR 的缺点: 北京MicroDrop-100数字PCR原理

  • 精确度差
  • 灵敏度低
  • 动态范围小 < 2 logs
  • 分辨率低
  • 非自动化
  • ***基于规格的区别分析
  • 结果未表示为数字
  • 使用溴化乙锭染色不足以定量
  • PCR 后处理

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