上海數(shù)字PCR原理

       要了解為什么傳統(tǒng) PCR 存在限制，務(wù)必要了解 PCR 反應(yīng)過程中發(fā)生了什么?；?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)的動力學(xué)推動反應(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)開始減緩，并且每個(gè)循環(huán)的 PCR 產(chǎn)物不再加倍。

平臺期（終點(diǎn)：使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行凝膠檢測）

       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，PCR 產(chǎn)物將開始降解。因?yàn)槊總€(gè)樣品具有不同的反應(yīng)動力學(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)入平臺期。在平臺期可以看到這些差異。在平臺期內(nèi)，傳統(tǒng) PCR 進(jìn)行測量，又稱為終點(diǎn)檢測。 CRISPR-Cas9基因編輯結(jié)果驗(yàn)證。上海數(shù)字PCR原理

       數(shù)字PCR采用的策略概括起來非常簡單，就是“分而治之”（divide and conquer）［1］，這種做法非常類似于計(jì)算機(jī)科學(xué)中的“分治算法”，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCR反應(yīng)分配到大量微小的反應(yīng)器中，在每個(gè)反應(yīng)器中包含或不包含一個(gè)或多個(gè)拷貝的目標(biāo)分子( DNA模板) ，實(shí)現(xiàn)“單分子模板PCR擴(kuò)增”，擴(kuò)增結(jié)束后，通過陽性反應(yīng)器的數(shù)目“數(shù)出”目標(biāo)序列的拷貝數(shù)。在實(shí)際的數(shù)字PCR實(shí)驗(yàn)中，事實(shí)上是通過呈現(xiàn)兩種信號類型的反應(yīng)器比例和數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)算出原始樣本中的模板拷貝數(shù)。南京JUE對定量數(shù)字PCR原理線性范圍達(dá)到6個(gè)數(shù)量級，靈敏度低至萬分之一。

二代測序輔助建庫

       目前靶向測序建庫方法包括擴(kuò)增子方法，在均相溶液中，當(dāng)擴(kuò)增引物增加時(shí)，由于擴(kuò)增引物之間的相互作用，從而影響擴(kuò)增的效率;如果將其分散到大量微液滴中擴(kuò)增，將可降低引物間相互作用，提高擴(kuò)增效率。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對于少量模板的有效擴(kuò)增，得到更多的有效測序數(shù)據(jù)。

CRISPR-Cas9基因編輯結(jié)果驗(yàn)證

       CRISPR-Cas9技術(shù)的發(fā)明，是基因編輯技術(shù)的一大突破，但如何驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是否成功，仍需要高靈敏度的檢測方法，數(shù)字PCR技術(shù)可以滿足這一需求。Broad研究所張鋒團(tuán)隊(duì)發(fā)明了以CRISPR為基礎(chǔ)的SHERLOCK技術(shù)可以對核酸進(jìn)行高靈敏度的定性檢測，但精確定量評估時(shí)仍采取了數(shù)字PCR進(jìn)行確認(rèn)。

       數(shù)字PCR也叫Digital PCR（dPCR），是近幾年發(fā)展起來的一種核酸定量分析技術(shù)。相較于傳統(tǒng)熒光定量PCR來說，數(shù)字PCR對結(jié)果的判定不依賴于擴(kuò)增曲線循環(huán)Ct值，不受擴(kuò)增效率的影響，能夠直接讀出DNA的分子個(gè)數(shù)，能夠?qū)ζ鹗紭颖竞怂岱肿?**定量。

       數(shù)字PCR基本原理是將一個(gè)樣本分成幾十到幾萬份，然后再將其分配到不同的反應(yīng)單元中，使每個(gè)微滴單元包含一個(gè)或多個(gè)拷貝的核酸分子（即DNA模板），每個(gè)單元都會對目標(biāo)分子進(jìn)行擴(kuò)增，然后再對每個(gè)單元進(jìn)行熒光信號的統(tǒng)計(jì)并計(jì)算。相對而言，傳統(tǒng)PCR或qPCR反應(yīng)都是發(fā)生于同一體系當(dāng)中，這也是數(shù)字PCR與其比較大的區(qū)別。 動物源性的檢測分析。

       數(shù)字PCR檢測及分析原理在上世紀(jì)90年代就被提出來了，但是無奈受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，樣本稀釋及分配都是靠手工來完成的，受到很多因素的干擾和限制；并且結(jié)果分析對于研究者來說也十分枯燥與繁瑣，因此在很長一段時(shí)間dPCR發(fā)展停滯不前。后來由于微流控技術(shù)與微納集成制造工藝的發(fā)展解決了dPCR過程中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，推動了dPCR的研究與商業(yè)化的發(fā)展。

       目前根據(jù)dPCR樣本稀釋分配的方式，基本可分為三大類，一種是基于大規(guī)模集成微流控芯片；第二種是使用微反應(yīng)室/孔板；第三種是微滴式。但不論是走芯片式還是微滴式，其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)器或者微滴當(dāng)中，每個(gè)反應(yīng)器的核酸模板數(shù)少于1或者等于1。經(jīng)過PCR擴(kuò)增之后，有一個(gè)核酸分子的模板的反應(yīng)器就會給出熒光信號，沒有模板的反應(yīng)器沒有熒光信號。根據(jù)相對比例和反應(yīng)器的體積，可以推算出原始溶液的核酸濃度。 單張芯片一次可處理8個(gè)樣本。蘇州MicroDrop-100數(shù)字PCR解決方案

可使用第三方PCR反應(yīng)液，配備PCR A300（溫度范圍4°C-98°C，擴(kuò)增模塊溫控精度±0.2°C）。上海數(shù)字PCR原理

研究方向基因表達(dá)差異研究

檢測時(shí)完全不依賴傳統(tǒng)的Ct值即可實(shí)現(xiàn)真正意義上的***定量，從而提供了比實(shí)時(shí)熒光定量PCR更精確的基因差異表達(dá)研究，尤其對于那些靶基因表達(dá)差異微小的情況：microRNA、lncRNAs等的表達(dá)分析、等位基因的不平衡表達(dá)、單細(xì)胞基因表達(dá)分析、Exosome內(nèi)核酸分子定量分析等。

拷貝數(shù)變異(CNV)研究

微滴化的樣品處理及檢測，這種擺脫Ct值的計(jì)算方法而直接獲取目標(biāo)基因的***拷貝數(shù)，為拷貝數(shù)變異的研究提供了***的檢測精度。是其他諸如二代測序、芯片雜交等平臺無法達(dá)到的，因此采用數(shù)字PCR能夠有效對NGS、aCGH的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并具有成本低、通量高的特點(diǎn)。

上海數(shù)字PCR原理

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