数字PCR技术是继一代普通PCR、二代荧光定量PCR之后的第三代PCR技术。该技术将一个样本分成几到几十万份,分配到不同的反应单元,每个单元包含一个或多个拷贝的目标分子(DNA模板),在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR扩增;扩增结束后,将有荧光信号的微滴判读为1,没有荧光信号的微滴判读为0,终根据泊松分布原理以及阳性微滴的比例,计算出待检靶分子的浓度或拷贝数。定量:不再依赖于Ct值和标准曲线,直接给出靶序列的起始浓度,实现真正意义上的定量。更高灵敏度与特异性:数字PCR可实现万分之一稀有样本的定量,可用于极微量核酸样本检测、复杂背景下的稀有突变检测、表达量微小差异鉴定、单细胞基因表达等方面。数字PCR在分子诊断领域将会发挥巨大的作用,数字PCR适用于生物标志物研究、拷贝数变异分析、微生物检测、转基因生物检测、mRNA和miRNA检测、基因相对表达研究等,并对遗传病、、产前诊断的研究提供了一种全新的技术思路与手段,具有广的、不可替代的应用前景。数字PCR主要采用当前分析化学热门研究领域的微流控或微滴化方法。德国全自动多重数字PCR油滴制造
Drop-off实验包括两个针对相同扩增子的TaqMan探针:与野生型序列互补而与突变位点不发生互补的Drop-off探针和与突变型和野生型基因都互补的Reference探针(如图1A)。在野生型等位基因的存在下,Drop-off探针和Reference探针都将与目标杂交,产生双重阳性信号(如图1B,蓝色群)。相反,如果存在突变的等位基因,即使一个核苷酸的突变也会阻止Drop-off探针与之杂交,因此只有Reference探针对目标基因进行退火,从而得到一个阳性信号。法国数字PCR性能特点Drop-off数字PCR检测方法的**主要优势是能够能够在一个反应中检测到基因组序列范围短的同源基因突变。
dPCR的测量结果通常表示为含量,即拷贝数值或转基因质量百分比,而QPCR结果通常表示为拷贝数的质量分数。目前市场上可购买到大多数转基因标准物质,以qPCR定值的标准物质是以拷贝数(单倍体基因组当量)的质量分数来表示特性量;以dPCR定值的标准物质直接采用拷贝数比例来表示特性量。不同方法使用不同的表示方式,会造成测量结果不可比。因此质量分数、拷贝数和拷贝数比例之间的关系需要转化,才能得到单位一致,数值可比的数据。EU联合研究中心建议使用转换因子从拷贝数换算到质量分数。
根据泊松分布的定义和适用条件可知,如果我们设微液滴总数为N,投入的靶序列拷贝数为M,那么“每个微液滴中的靶序列拷贝数”的概率分布是近似满足泊松分布的。理解之前,首先要明确一点,在检测的过程中,并不是说一个样本中检测到了几个亮点,这个反应当中就有几个目标基因的拷贝。因为目标基因的片段,在微滴当中的分布,是符合泊松分布的(也就是说进不进的概率相等,并且相互独立)。所以,一个发光的微滴中,可能有一个或者三个四个,甚至更多个目标基因的拷贝。因此,发光的微滴数与原始的基因拷贝数并不是一对一的对应关系。dPCR的测量结果通常表示为含量,即拷贝数转基因质量百分比,而QPCR结果通常表示为拷贝数的质量分数。
引物设计(DesignPrimers):引物长度(PrimerLength):18-25个碱基之间。短的引物更易于同靶序列结合,但过短的引物也更可能同基因组上的多个区域相结合而产生非特异性扩增产物。更长的引物会提高同靶序列结合的特异性,但过长的引物(>30bp)同靶序列结合速度变慢,降低结合率。引物长度和组成直接影响引物Tm值(PrimerMeltingTemperature)和退火温度(AnnealingTemperatures)。引物的组成——GC%含量(GCContent):指引物总碱基中G和C碱基数量的百分比,该值应在40-60%之间。如果模板序列的GC含量较高,推荐使用较高Tm值的引物。dPCR可直接溯源SI国际单位制摩尔,适合单一、双重及多重转基因标准物质研究,一次可识别不同的转基因区域。苏州赛默飞数字PCR
数字以灵敏度和准确度测量突变的变异程度、检测稀有的DNA靶拷贝以及解析拷贝数变 异状态。德国全自动多重数字PCR油滴制造
相比于cPCR技术和第二代qPCR技术,dPCR技术具有定量,可溯源至SI国际单位制摩尔;基质成分干扰较小[51];灵敏度高;对抑制剂的敏感性较低;适合多重转基因检测[52.53],可提高分析效率;实验条件优化简单[54]对实验条件优化的要求较低,适合多重基因检测等优势,可为转基因农作物提供准确的量值保证,目前dPCR仪器的价格仍然十分昂贵,但随着系统加工工艺的改进以及使用较便宜的材料,聚合成更小的体积[556],其价格将会不断的降低,使其应用到更多的检测中。德国全自动多重数字PCR油滴制造
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