數字聚合酶鏈式反應(digitalpolymerchainreaction,dPCR)技術因具有高靈敏度、受基質干擾少等優勢而被廣用于轉基因食品檢測。本研究綜述了數字PCR技術的原理、系統各部件的優劣勢,梳理了數字PCR技術在轉基因檢測與溯源技術(標準物質)方面的進展和發展趨勢,以期為轉基因食品檢測領域提供參考依據。dPCR的擴增過程大致上可以分為3步:樣品的分散、樣品的熱循環擴增和樣品的檢測。對于數字PCR儀器系統,各個部件之間仍然有較大的改進空間,要發揮部件之間的協同作用是很重要的,而且有持續研究的價值。表1中總結了部分常見的數字PCR系統的類型,以及相對在硬件、便攜性、性價比和自動化程度上的比較。通過創新技術微流控芯片,讓數字PCR單反應耗材價格進入個位數,實現了新的進步,也降低開發難度。廣州醫療系統認證數字PCR系統
數字PCR系統的分散方式決定了分散數量,其結果基于統計的方法進行定量,增加反應單元數量(統計樣本量),可以增加其檢測的容量和動態檢測線性范圍達到和qPCR相近的動態范圍,同時減小一個反應單元中包含多個分子所造成的誤差,達到提高靈敏度和準確度。影響dPCR定量結果的因素包括:儀器采用的分散方式與數量、溶液稀釋方法、分散體積的準確性以及結果表達方式。分散方式與數量由數字PCR系統決定,分散體積和結果表達方式需要實驗人員在實驗過程中優化得到。進口數字PCR原理數字PCR即Digital PCR(dPCR),它是一種核酸分子定量技術。
ThermoFisherQuantStudio3D是另一個經典的芯片式數字PCR平臺,其基本的檢測流程是:將反應液加入到涂布器中,通過涂布器將反應液均勻涂布在有20000個微孔的芯片上,將芯片放在PCR儀上擴增,將芯片放入讀取儀中采取拍照的方式讀取熒光信號。操作較為復雜,整個過程在封閉的芯片中進行,污染的風險較低。STILLANaica是一個較新的數字PCR平臺,基本的檢測流程是:將反應液加入芯片,將芯片放入微滴生成擴增系統,生成30,000個微滴單層平鋪于芯片中,PCR擴增在芯片上完成。然后將擴增后的芯片轉移至微滴閱讀分析系統,采取拍照的方式讀取熒光信號。由于整個過程在封閉的芯片中進行,污染的風險較低。
現有dPCR分析方法采用熒光探針和基于光的檢測方法來鑒定擴增產物。這些方法要求足夠的靶分子擴增以產生足以被檢測到的信號,但可能會導致額外的錯誤或偏差,因此,希望能夠提供一種改進的、用于檢測樣品內感興趣的核酸的方法,其采用替代性分析方法,具有提高的準確度和精確度,并且其具有可以與基于dPCR的方法關聯使用的靈敏度。dPCR還在樣品內進行單一反應,但是所述樣品被分離成大量的分區(partition),并且所述反應在每個分區中單獨進行。這種分離允許對核酸量進行靈敏的測量。DPCR已被證明可有效用于研究基因序列中的變異,例如拷貝數變異或點突變。數字PCR是定量技術,基于單分子PCR方法來進行計數的核酸定量,是一種定量的方法。
數字PCR技術是繼一代普通PCR、二代熒光定量PCR之后的第三代PCR技術。該技術將一個樣本分成幾到幾十萬份,分配到不同的反應單元,每個單元包含一個或多個拷貝的目標分子(DNA模板),在每個反應單元中分別對目標分子進行PCR擴增;擴增結束后,將有熒光信號的微滴判讀為1,沒有熒光信號的微滴判讀為0,終根據泊松分布原理以及陽性微滴的比例,計算出待檢靶分子的濃度或拷貝數。定量:不再依賴于Ct值和標準曲線,直接給出靶序列的起始濃度,實現真正意義上的定量。更高靈敏度與特異性:數字PCR可實現萬分之一稀有樣本的定量,可用于極微量核酸樣本檢測、復雜背景下的稀有突變檢測、表達量微小差異鑒定、單細胞基因表達等方面。數字PCR在分子診斷領域將會發揮巨大的作用,數字PCR適用于生物標志物研究、拷貝數變異分析、微生物檢測、轉基因生物檢測、mRNA和miRNA檢測、基因相對表達研究等,并對遺傳病、、產前診斷的研究提供了一種全新的技術思路與手段,具有廣的、不可替代的應用前景。相同模板進行 96 次擴增,終點處產物量不恒定,但 Ct 值卻極具重現性。全自動多重數字PCR分析應用
數字PCR技術min檢測下限可到2copies/ml,比qPCR靈敏度提升了100倍。廣州醫療系統認證數字PCR系統
dPCR的測量結果通常表示為含量,即拷貝數值或轉基因質量百分比,而QPCR結果通常表示為拷貝數的質量分數。目前市場上可購買到大多數轉基因標準物質,以qPCR定值的標準物質是以拷貝數(單倍體基因組當量)的質量分數來表示特性量;以dPCR定值的標準物質直接采用拷貝數比例來表示特性量。不同方法使用不同的表示方式,會造成測量結果不可比。因此質量分數、拷貝數和拷貝數比例之間的關系需要轉化,才能得到單位一致,數值可比的數據。EU聯合研究中心建議使用轉換因子從拷貝數換算到質量分數。廣州醫療系統認證數字PCR系統
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