数字PCR产品的发展,为不同场景下的多样化核酸检测需求提供了新的思路,尤其是在医学检验方面,在 性疾病早期检测、病症的液体活检、无创产前检查等领域展现出良好的应用前景。实现 性疾病早期高效检测——以病毒为例,有病毒检测、和临床样本病毒载量评估He监测环境病毒载量;二代荧光定量PCR检测技术是目前病毒检测的"金标准",但由于病毒探针结合位点突变、样本病毒载量不足等原因,在临床检测过程中经常出现假阴性结果,由于数字PCR具有更高的灵敏度、精细度,以及其适合痕量样本检测的特性,能够检测出荧光定量PCR检测过程中错过的 ,可作为后者的补充。在人群筛查及临床诊疗中,为科学选取采样方式,需要评估不同临床样本病毒载量,如鼻咽拭子、血尿、粪便、肺泡灌洗液等,由于数字PCR可提供一定程度上量化指标,为采样方法的选取提供了参考,从而提高检出率。在外防输入的战略要求下,环境病毒检测工作尤为重要,数字PCR可对低核酸丰度样本进行有效检测,包括从不同环境中取样的样本,如病房、医院卫生间、实验室等等,在病情防控中起到了不可忽视的作用。此外,数字PCR的应用场景还有病程不同阶段的病毒载量评估、核酸参考品制备、抗病毒药物研发等环节。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。广东全自动数字PCR
数字PCR实验步骤包括:1)试剂配制:将10xdPCRBuffer、dPCR酶、引物和探针、无核酸酶水混合成dPCR预混液,并分装到8联排管中或96孔板中;将各待测样本的核酸模板、阳性对照、阴性对照分别加入相应的8联排管中或96孔板中;2)芯片进样:在小海龟BioDigital·青全自动样品处理系统上进行芯片上反应液进样和液滴生成;3)芯片扩增:在小海龟BioDigital·青PCR扩增仪上进行芯片上PCR扩增反应;4)芯片阅读:在小海龟BioDigital·青生物芯片阅读仪上进行芯片上荧光信号阅读;5)数据分析:使用生物芯片数据分析·青软件进行数据分析和报告导出;德国国产数字PCR系统在dPCR中,样品被分区,使得样品内单个的核酸分子被定位并被集中在许多分离的区域内。
dPCR在使用过程中需要特别注意体积误差造成的结果偏差。体积误差对于测量拷贝数浓度会产生偏差。目前dPCR中体积优化方法以光学显微镜观测为主。分散体积的差异会增加拷贝数结果的不确定性,Emslie等使用光学显微镜纵向拍照比较图片边缘的微小差异,考察了数字PCR系统中每个微孔内和孔与孔间的体积差异对实验结果的影响程度。Corbisier等使用微滴数字PCR对6种不同质量分数棉籽粉质粒DNA标准物质[ERM-AD623a-f,浓度范围(10~10)copies/ul]进行分析,优化了液滴体积得到相应校正因子,并使用该校正因子发现并校准了运行软件中液滴体积不变的假设而引起的数据偏离,数据结果的一致性有明显提高。
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。在使用dPCR进行转基因检测时,通常直接参照qPCR的方法。
产物越短,往往扩增效率越高。模板二级结构(Templatesecondarystructure):PCR变性中和变性后的单链DNA不够稳定,容易自发折叠形成二级结构。应避免可形成稳定二级结构的模板链区域,因为如果模板链形成的二级结构在退火温度下稳定存在,定位在模板链二级结构处的引物将无法同模板链相结合。使用mfold可预测引物待结合的区域是否存在复杂的二级结构。设计引物时,尽量使引物定位在模板二级结构以外的序列上。避免具有4个以上相同的连续碱基的区域(Avoid>4repeatsofsamebases):以避免延伸阶段聚合酶“滑动(PolymeraseSlippage)”。选择GC含量(GCContent)在50-60%之间的区域。如果高GC含量区域不可避免,可以尝试提高退火温度,并使用添加剂,例如甘油,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。广东全自动数字PCR
无创产前筛查有望成为数字PCR在临床快速落地的应用。广东全自动数字PCR
无创产前筛查有望成为数字PCR在临床快速落地的锏应用。首先,无创产前筛查领域对于兼顾成本、准确性、速度的创新技术的需求还未满足。其次,无创产前筛查市场空间庞大,虽说中国每年新生儿的增长速度正在放缓,但每年仍有超过1000万的新生儿,带来了巨大的想象空间。2022年6月,郑大一附院遗传与产前诊断中心、塔歌生物联合在JournalofTranslationalMedicine(影响因子5.531)杂志上发表文章,验证了数字PCR作为T21,T18和T13产前筛查方法的可行性,这是世界上报道在真实临床条件下通过盲检实现一管反应可从孕妇血浆样本中同时检测出T21、T18和T13的数字PCR无创产前筛查试剂盒。文章显示,塔歌生物胎儿染色体非整倍体无创产前筛查数字PCR试剂盒总体筛查的灵敏度为100%,特异性为95.12%,均优于血清学筛查。除准确率高之外,塔歌生物的产品还拥有成本低、操作简便,及检测速度快等优势,可以加速无创产前筛查在各级医院,特别是基层地区普遍落地,助力中国出生缺陷防控。广东全自动数字PCR
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