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Turtle_tech新蟲(chóng) (初入文壇)
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[交流]
數(shù)字PCR技術(shù)——一種高精度、超靈敏的核酸絕對(duì)定量技術(shù)
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聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（pcr），即dna擴(kuò)增法，是一種用于擴(kuò)增特定dna片段的分子生物學(xué)技術(shù)。這種技術(shù)最早是在1983年被美國(guó)的mullis提出，并于1985年被發(fā)明。pcr技術(shù)從發(fā)明至今已有35年歷史，技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟。 pcr技術(shù)發(fā)展至今已至第三代，經(jīng)歷了定性pcr技術(shù)、定量pcr技術(shù)（qpcr）與數(shù)字pcr技術(shù)（dpcr）三個(gè)階段。不同階段的pcr技術(shù)的特點(diǎn)、應(yīng)用情況與行業(yè)發(fā)展情況也不盡相同。 數(shù)字pcr（digital pcr，dpcr）是20世紀(jì)90年代末發(fā)展起來(lái)的一種核酸分子絕對(duì)定量技術(shù)。dpcr檢測(cè)過(guò)程主要包括樣品的分散、pcr擴(kuò)增、熒光信號(hào)采集與數(shù)據(jù)分析。試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)對(duì)反應(yīng)單元總數(shù)和陽(yáng)性反應(yīng)單元數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)泊松分布公式計(jì)算出dna模板分子的起始濃度，從而實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量。 在介紹數(shù)字pcr之前，首先和大家回顧一下熒光定量pcr技術(shù)（real time pcr, qpcr）。熒光定量pcr在操作流程上包括：a.核酸分子提��；b.rna逆轉(zhuǎn)錄；c.熒光定量pcr檢測(cè)這三步驟。在檢測(cè)原理上熒光定量pcr主要包括兩種方法：a.染料法（sybrgreen或eva green）；b.taqman探針?lè)ā?br /> 數(shù)字pcr（digital pcr，dpcr） 數(shù)字pcr技術(shù)，是一種熒光定量pcr技術(shù)的升級(jí)技術(shù)。依然是利用染料法或taqman探針?lè)ㄟM(jìn)行的熒光檢測(cè)，不同的是dpcr是終點(diǎn)檢測(cè)熒光信號(hào)，qpcr是實(shí)時(shí)檢測(cè)熒光信號(hào)。而數(shù)字pcr之所以是熒光定量的升級(jí)技術(shù)，主要是利用單分子擴(kuò)增實(shí)現(xiàn)核酸的絕對(duì)定量。數(shù)字pcr將單個(gè)dna分子置于獨(dú)立的反應(yīng)室中，并對(duì)其進(jìn)行pcr擴(kuò)增，利用taqman探針?lè)ɑ蛉玖戏z測(cè)特定的靶序列。 數(shù)字pcr檢測(cè)主要包括三步：第一，通過(guò)特定技術(shù)將pcr反應(yīng)混合液分散到幾萬(wàn)個(gè)反應(yīng)單元（反應(yīng)室）；第二，單分子在反應(yīng)室中擴(kuò)增；第三，pcr結(jié)束后檢測(cè)熒光信號(hào)，最后通過(guò)泊松分布統(tǒng)計(jì)數(shù)數(shù)，計(jì)算出樣本的拷貝數(shù)，實(shí)現(xiàn)核酸分子的絕對(duì)定量。與qpcr相比dpcr的絕對(duì)定量不需要利用標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)現(xiàn)定量，而是直接可以通過(guò)單分子擴(kuò)增結(jié)合泊松分布統(tǒng)計(jì)，既可實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量。 因此，數(shù)字pcr與熒光定量pcr不同點(diǎn)，主要體現(xiàn)在數(shù)字pcr需要進(jìn)行分區(qū)后擴(kuò)增，而熒光定量pcr是不需要分區(qū)擴(kuò)增，而這種分區(qū)即可實(shí)現(xiàn)核酸分子的單分子擴(kuò)增，單分子擴(kuò)增既可以提高擴(kuò)增效率，同時(shí)可以提高熒光檢測(cè)的靈敏性和數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。 dpcr與qpcr比較 實(shí)時(shí)熒光定量pcr可以進(jìn)行相對(duì)定量，利用一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，在相同的條件下目的基因測(cè)得的熒光信號(hào)量同標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，從而得到目的基因的量，標(biāo)準(zhǔn)品可選擇純化的質(zhì)粒dna或體外合成的ssdna等，qpcr的定量是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品的定量，是一種相對(duì)定量技術(shù)。 數(shù)字pcr 是基于傳統(tǒng)pcr、實(shí)時(shí)熒光定量pcr基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第3代pcr技術(shù)，它不需要標(biāo)準(zhǔn)品，也不要制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，即能實(shí)現(xiàn)更靈敏、更準(zhǔn)確的絕對(duì)定量。同時(shí)，數(shù)字pcr是單分子擴(kuò)增技術(shù)，能夠有效避免反應(yīng)抑制劑的影響。隨著反應(yīng)室的增加，反應(yīng)受到抑制劑的影響就越小。 數(shù)字PCR分區(qū)方法 數(shù)字pcr的主要核心點(diǎn)在于將pcr反應(yīng)液分區(qū)至數(shù)萬(wàn)微反應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)單分子擴(kuò)增。不同廠家利用不同方法實(shí)現(xiàn)核酸分子的分區(qū)，目前數(shù)字pcr分區(qū)方法主要包括2種：微滴數(shù)字pcr(droplet digital pcr，ddpcr)和芯片數(shù)字pcr(chip digital pcr，cdpcr)。分別通過(guò)微液滴和微流體芯片實(shí)現(xiàn)分液，分隔開(kāi)的每個(gè)微小區(qū)域都可進(jìn)行單獨(dú)的pcr反應(yīng)。 1）ddpcr技術(shù)，利用油包水微滴生成技術(shù)。2）cdpcr利用微流控芯片技術(shù)將樣品的制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等集成到一塊芯片上。 數(shù)字pcr技術(shù)應(yīng)用 數(shù)字pcr具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于核酸檢測(cè)的方方面面。腫瘤液態(tài)活檢，遺傳生殖檢測(cè)，公共衛(wèi)生檢測(cè)，環(huán)境微生物檢測(cè)，rna表達(dá)檢測(cè)，ngs文庫(kù)定量，甲基化檢測(cè)的等。后期將推出數(shù)字pcr具體的應(yīng)用，歡迎大家持續(xù)關(guān)注。也希望大家了解數(shù)字pcr后，能夠幫助大家更好地解決目前面臨的困難。 |
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Turtle_tech
新蟲(chóng) (初入文壇)
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- 專(zhuān)業(yè): 臨床檢驗(yàn)新技術(shù)
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數(shù)字PCR如何發(fā)展才能兼?zhèn)涞蛢r(jià)、快速、精準(zhǔn)、操作簡(jiǎn)單和多靶點(diǎn)檢測(cè)？ 發(fā)展方向1：檢測(cè)速度快 目前市場(chǎng)化的數(shù)字PCR技術(shù)完成一輪檢測(cè)時(shí)間在2-4小時(shí)不等，與現(xiàn)有分子檢測(cè)技術(shù)相比，已滿(mǎn)足檢測(cè)速度快的需求，未來(lái)數(shù)字PCR結(jié)合等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)有極大可能實(shí)現(xiàn)30min以?xún)?nèi)，完成一輪檢測(cè)�？梢愿玫貞�(yīng)用與病原體感染領(lǐng)域。 發(fā)展方向2：操作靈活簡(jiǎn)單 數(shù)字PCR已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室時(shí)代進(jìn)入市場(chǎng)化時(shí)代，從操作復(fù)雜的分體機(jī)時(shí)代進(jìn)入全自動(dòng)一體機(jī)時(shí)代。縱觀國(guó)際和國(guó)內(nèi)廠家，包括伯樂(lè)、凱杰和賽默飛等國(guó)際品牌已實(shí)現(xiàn)數(shù)字PCR一體機(jī)市場(chǎng)化。國(guó)內(nèi)包括思納福、小海龜、新羿、領(lǐng)航已實(shí)現(xiàn)數(shù)字PCR一體機(jī)市場(chǎng)化，其中思納福和小海龜?shù)囊惑w機(jī)還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化樣本上樣功能。滿(mǎn)足分子診斷領(lǐng)域?qū)Σ僮黛`活、自動(dòng)化檢測(cè)的需求。 發(fā)展方向3：價(jià)格便宜 目前大家普遍認(rèn)為限制數(shù)字PCR技術(shù)發(fā)展的主要原因是數(shù)字PCR使用成本昂貴，單個(gè)反應(yīng)耗材成本從幾百元到幾十元不等，昂貴的耗材成本讓大家望而卻步。據(jù)了解，現(xiàn)階段單個(gè)反應(yīng)在20元-30元是大家普遍可以接受的，未來(lái)隨著數(shù)字PCR市場(chǎng)的全面普及，相信使用成本可以達(dá)到與熒光PCR基本相同的水平。這也是數(shù)字PCR廠家為之奮斗的目標(biāo)之一。 發(fā)展方向4：檢測(cè)靶點(diǎn)多（超多重） 數(shù)字PCR與熒光PCR一樣，都屬于PCR技術(shù)，具有相同的熒光檢測(cè)方法（Taqman探針?lè)ê蜔晒馊玖戏ǎ瑑烧呔芟抻跓晒馔ǖ罃?shù)的問(wèn)題，單個(gè)反應(yīng)只能實(shí)現(xiàn)個(gè)位數(shù)靶點(diǎn)檢測(cè)，一般單個(gè)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)1-6個(gè)靶點(diǎn)。為了克服這一行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題，數(shù)字PCR領(lǐng)域的行業(yè)專(zhuān)家都在努力探索，并且取得了重要進(jìn)展。包括前面提到的南京普濟(jì)生物在布局特殊的引物設(shè)計(jì)+體系優(yōu)化的超多重技術(shù)；上海小海龜在布局2N指數(shù)級(jí)超多重?cái)?shù)字PCR技術(shù)。 南京普濟(jì)生物的數(shù)字PCR超多重技術(shù)，通過(guò)特殊的引物設(shè)計(jì)+體系優(yōu)化，極大抑制了非特異擴(kuò)增。據(jù)稱(chēng)目前最多實(shí)現(xiàn)300重檢測(cè)。據(jù)了解該技術(shù)目前已經(jīng)三大領(lǐng)域均有產(chǎn)品布局，包括1)腫瘤伴隨診斷（結(jié)直腸癌和肺癌）；2）無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前診斷；3）腫瘤預(yù)后監(jiān)控。 小海龜超多重技術(shù)基于獨(dú)創(chuàng)的“固態(tài)油隔水”技術(shù)，利用創(chuàng)新的超高特異性分子診斷酶及熒光編解碼技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)超多重檢測(cè)，單個(gè)反應(yīng)/芯片理論上可實(shí)現(xiàn)幾十至上百重的靶點(diǎn)檢測(cè)。目前布局的產(chǎn)品包括：1）病原體超多重檢測(cè)；2）腫瘤液態(tài)活檢。 個(gè)人認(rèn)為，數(shù)字PCR如果解決了PCR多重檢測(cè)的行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題，勢(shì)必用PCR的檢測(cè)成本實(shí)現(xiàn)NGS臨床應(yīng)用，對(duì)二代測(cè)序技術(shù)的小panel可能會(huì)有沖擊。因此，超多重?cái)?shù)字PCR技術(shù)的出現(xiàn)，全面兼?zhèn)鋬r(jià)格便宜、檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)靶點(diǎn)多等優(yōu)勢(shì)，必將成為分子診斷最佳技術(shù)選擇。 |
2樓2024-03-15 17:14:56
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