作為時下的熱點技術,數(shù)字PCR是將核酸樣品分配到大量單獨、平行的微反應單元(nL,納升級別)中,使得每個反應單元中盡可能含有1個模板分子,并在此基礎上進行擴增、檢測和分布統(tǒng)計,從而實現(xiàn)靶標分子的比較 計數(shù)。(圖:數(shù)字PCR技術原理)根據(jù)微反應單元的不同形式,數(shù)字PCR產品可分為微板式、微滴式和芯片式等。目前,市場上主要的數(shù)字PCR產品主要是基于微滴式和芯片式,如Bio-Rad公司的QX200微滴式系統(tǒng)和ThermoFisher公司的QuantStudio系統(tǒng)等。與一、二代PCR技術相比,數(shù)字PCR具有很多優(yōu)勢:一是特異性、靈敏性均有顯著提高;二是在不依賴內參和標準曲線的前提下,可直接得到比較 量化指標;三是微反應單元相互獨立、封閉,避免了PCR抑制劑及不同核酸分子擴增產物間的相互干擾,準確度和可重復性較高。Drop-off數(shù)字PCR檢測方法的**主要優(yōu)勢是能夠能夠在一個反應中檢測到基因組序列范圍短的同源基因突變。微滴式數(shù)字PCR技術
在使用dPCR進行轉基因檢測時,通常直接參照qPCR的方法。使用不同技術對相同樣品檢測時,兩種方法的靈敏度是否具有可比性成為關注的問題。Burns等21]使用Fluidigm公司的12.765(12板,每板765個微單元)芯片數(shù)字PCR分析儀測定標準物質ERM-AD413檢測轉基因玉米MON810。該小組應用dPCR技術評估在qPCR定義下的靈敏度數(shù)值,在拷貝數(shù)200-700之間,dPCR與qPCR的測量結果具有一致性。但與qPCR的靈敏度相比,dPCR在低于拷貝數(shù)200時有被低估的風險,在高于拷貝數(shù)1000時有被高估的風險。dPCR在同一陣列上同時測量轉基因和內源性靶點時,需要稀釋內源性靶點和轉基因靶點在合理拷貝數(shù)范圍內以保證dPCR測量結果的準確性。美國全自動多重數(shù)字PCR樣品回收數(shù)字PCR是直接數(shù)出DNA分子的個數(shù),是對起始樣品的定量。
數(shù)字聚合酶鏈式反應(digitalpolymerchainreaction,dPCR)技術因具有高靈敏度、受基質干擾少等優(yōu)勢而被廣用于轉基因食品檢測。本研究綜述了數(shù)字PCR技術的原理、系統(tǒng)各部件的優(yōu)劣勢,梳理了數(shù)字PCR技術在轉基因檢測與溯源技術(標準物質)方面的進展和發(fā)展趨勢,以期為轉基因食品檢測領域提供參考依據(jù)。dPCR的擴增過程大致上可以分為3步:樣品的分散、樣品的熱循環(huán)擴增和樣品的檢測。對于數(shù)字PCR儀器系統(tǒng),各個部件之間仍然有較大的改進空間,要發(fā)揮部件之間的協(xié)同作用是很重要的,而且有持續(xù)研究的價值。表1中總結了部分常見的數(shù)字PCR系統(tǒng)的類型,以及相對在硬件、便攜性、性價比和自動化程度上的比較。
數(shù)字PCR技術的出現(xiàn)不是為了完全取代原有分子診斷技術,而是更好的補充和完善現(xiàn)有技術平臺。數(shù)字PCR為不同應用場景下的多樣化核酸檢測需求提供了新的思路,尤其是在臨床檢測方面。國產數(shù)字PCR企業(yè)在商業(yè)化應用方面,也不斷“攻城略地”。數(shù)字PCR作為當下靈敏的核酸檢測技術,盡管目前國產數(shù)字PCR企業(yè)異軍突起,在臨床市場中實現(xiàn)了彎道超車,但未來仍然需要聚焦客戶需求,不斷夯實底層創(chuàng)新,同時在檢測成本、自動化、試劑盒申報注冊、出海國際化等方面不斷努力,提供更為的解決方案。國際局勢,波譎云詭。在百年未有之大變局,實現(xiàn)中華民族的偉大復興,需要國內企業(yè)瞄準技術高地,以爭分奪秒的精神,解決技術"卡脖子"的難題,不斷攻堅克難,自主創(chuàng)新,在與國際品牌的同臺競技中,彰顯中國實力。數(shù)字PCR在檢測珍貴樣品和樣品核酸存在降解時具有明顯的優(yōu)勢。
數(shù)字PCR的引物和探針設計規(guī)則同熒光定量PCR是類似的,具體規(guī)則如下:1、查找和選擇目標序列設計引物和探針的第一步是得到感興趣基因的核酸序列。找到基因保守區(qū)域:基因的保守區(qū)域是指來自同一屬/種/亞型的、在某個基因上堿基序列差別很小或沒有差別的區(qū)域。根據(jù)需要,使用ClustalX或ClustalW等軟件對齊屬于同一屬/種/亞型的基因的一組序列,在對齊序列的保守區(qū)域設計引物,并確保引物結合位點處的保守序列與其它非待檢測的屬/種/亞型的堿基序列具有較大的差異。擴增產物長度(AmpliconLength):可在75-200bp之間(產物長度=下游引物位置-上游引物位置+1)。3D數(shù)字PCR是基于納米流體芯片進行檢測,通過一次檢測,將樣品分到數(shù)千個單獨的PCR。微滴式數(shù)字PCR儀器
模板 DNA 量越多,熒光達到域值的循環(huán)數(shù)越少,即 Ct 值越小。微滴式數(shù)字PCR技術
PCR(PolymeraseChainReaction)技術,即聚合酶連反應,是一種擴大和復制目的片段DNA的技術,其發(fā)現(xiàn)對于生命科學的發(fā)展具有重要的意義。而3D數(shù)字PCR到底是什么鬼?它其實是出現(xiàn)的一款PCR儀,其具有對目的DNA分子做出定量的優(yōu)點,進而提供的準確性、靈敏度。應用該技術,實現(xiàn)對DNA進行精確定量,精確度可通過復制次數(shù)實現(xiàn)。通過準確性的進行定量檢測基因,有助于臨床上在、病毒等疾病作參考。同時,其具有高通量,檢測速度快,成本相對低等優(yōu)點,為后期精細奠定基礎。微滴式數(shù)字PCR技術
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