数字聚合酶链式反应(digitalpolymerchainreaction,dPCR)技术因具有高灵敏度、受基质干扰少等优势而被广用于转基因食品检测。本研究综述了数字PCR技术的原理、系统各部件的优劣势,梳理了数字PCR技术在转基因检测与溯源技术(标准物质)方面的进展和发展趋势,以期为转基因食品检测领域提供参考依据。dPCR的扩增过程大致上可以分为3步:样品的分散、样品的热循环扩增和样品的检测。对于数字PCR仪器系统,各个部件之间仍然有较大的改进空间,要发挥部件之间的协同作用是很重要的,而且有持续研究的价值。表1中总结了部分常见的数字PCR系统的类型,以及相对在硬件、便携性、性价比和自动化程度上的比较。通过创新技术微流控芯片,让数字PCR单反应耗材价格进入个位数,实现了新的进步,也降低开发难度。广州医疗系统认证数字PCR系统
数字PCR系统的分散方式决定了分散数量,其结果基于统计的方法进行定量,增加反应单元数量(统计样本量),可以增加其检测的容量和动态检测线性范围达到和qPCR相近的动态范围,同时减小一个反应单元中包含多个分子所造成的误差,达到提高灵敏度和准确度。影响dPCR定量结果的因素包括:仪器采用的分散方式与数量、溶液稀释方法、分散体积的准确性以及结果表达方式。分散方式与数量由数字PCR系统决定,分散体积和结果表达方式需要实验人员在实验过程中优化得到。进口数字PCR原理数字PCR即Digital PCR(dPCR),它是一种核酸分子定量技术。
ThermoFisherQuantStudio3D是另一个经典的芯片式数字PCR平台,其基本的检测流程是:将反应液加入到涂布器中,通过涂布器将反应液均匀涂布在有20000个微孔的芯片上,将芯片放在PCR仪上扩增,将芯片放入读取仪中采取拍照的方式读取荧光信号。操作较为复杂,整个过程在封闭的芯片中进行,污染的风险较低。STILLANaica是一个较新的数字PCR平台,基本的检测流程是:将反应液加入芯片,将芯片放入微滴生成扩增系统,生成30,000个微滴单层平铺于芯片中,PCR扩增在芯片上完成。然后将扩增后的芯片转移至微滴阅读分析系统,采取拍照的方式读取荧光信号。由于整个过程在封闭的芯片中进行,污染的风险较低。
现有dPCR分析方法采用荧光探针和基于光的检测方法来鉴定扩增产物。这些方法要求足够的靶分子扩增以产生足以被检测到的信号,但可能会导致额外的错误或偏差,因此,希望能够提供一种改进的、用于检测样品内感兴趣的核酸的方法,其采用替代性分析方法,具有提高的准确度和精确度,并且其具有可以与基于dPCR的方法关联使用的灵敏度。dPCR还在样品内进行单一反应,但是所述样品被分离成大量的分区(partition),并且所述反应在每个分区中单独进行。这种分离允许对核酸量进行灵敏的测量。DPCR已被证明可有效用于研究基因序列中的变异,例如拷贝数变异或点突变。数字PCR是定量技术,基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量,是一种定量的方法。
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。相同模板进行 96 次扩增,终点处产物量不恒定,但 Ct 值却极具重现性。全自动多重数字PCR分析应用
数字PCR技术min检测下限可到2copies/ml,比qPCR灵敏度提升了100倍。广州医疗系统认证数字PCR系统
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。广州医疗系统认证数字PCR系统
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