數字PCR(Digital PCR)是一種基于單分子水平的PCR擴增技術(shù),旨在準確測量目標分子的數量。相對于傳統的定量PCR技術(shù),dPCR通過(guò)將PCR反應混合物分割成更小的單元,使每個(gè)單元中只有一個(gè)目標分子,從而提高了準確性和靈敏度。下面是dPCR技術(shù)的詳細解釋?zhuān)?/span>
樣品分割:
dPCR將PCR反應混合物分割成許多小區域(例如微滴、陣列或芯片孔),使每個(gè)區域中只有一個(gè)目標分子或沒(méi)有目標分子。這種樣品分割使每個(gè)分割區域的PCR反應相互獨立,消除了反應競爭的影響。
擴增:
在每個(gè)樣品分割區域中,PCR反應通過(guò)加入引物、酶和核苷酸等組分進(jìn)行擴增。擴增可以使用傳統的PCR方法,例如熱循環(huán)PCR(thermal cycling PCR)或滾環(huán)擴增(rolling circle amplification)等。關(guān)鍵的一點(diǎn)是,擴增過(guò)程中的分子數目是已知的,因為每個(gè)分割區域只有一個(gè)目標分子或沒(méi)有目標分子。
信號檢測:
為了確定每個(gè)分割區域是否含有目標分子,通常會(huì )使用熒光標記或探針來(lái)檢測PCR產(chǎn)物的存在與否。熒光信號可以通過(guò)熒光顯微鏡或熒光檢測設備進(jìn)行測量。根據信號的有無(wú),可以將每個(gè)分割區域標記為陽(yáng)性(含有目標分子)或陰性(不含目標分子)。
數據分析:
通過(guò)統計每個(gè)分割區域的陽(yáng)性和陰性數量,可以計算出目標分子的絕對數量。這通常使用Poisson分布模型進(jìn)行計算。通過(guò)測量多個(gè)分割區域的結果,可以獲得更準確的目標分子數量,并估計其濃度。
dPCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):
更高的靈敏度:dPCR可以檢測極低豐度的目標分子,即使在稀有突變或低拷貝數的情況下也能準確測量。
更高的準確性:由于每個(gè)分割區域是獨立擴增和檢測的,dPCR對抑制物的影響較小,結果更可靠。
更寬的動(dòng)態(tài)范圍:dPCR具有較廣的線(xiàn)性范圍,可以檢測從低拷貝數到高拷貝數的目標分子。
無(wú)需標準曲線(xiàn):與定量PCR不同,dPCR不需要依賴(lài)外部標準曲線(xiàn),而是直接計數目標分子的存在與否。
dPCR技術(shù)的應用:
突變檢測:dPCR可以檢測罕見(jiàn)突變,用于腫瘤早期診斷、監測病毒突變等。
基因表達分析:dPCR能夠準確測量不同基因的表達水平,并檢測低豐度的轉錄變異。
病原體檢測:dPCR的高靈敏度和準確性使其成為檢測感染病原體的理想工具。
遺傳疾病篩查:dPCR可用于檢測染色體異常、單基因疾病等遺傳疾病的診斷和篩查。
總結:
數字PCR(dPCR)是一種利用樣品分割和單分子擴增的技術(shù),能夠準確測量目標分子的數量。它具有高靈敏度、準確性和寬動(dòng)態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應用于各個(gè)領(lǐng)域的分子生物學(xué)研究和診斷中。