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디지털 PCR

dPCR과 qPCR 비교

dPCR과 qPCR 비교 선택하기 – 이점을 살펴보고 귀하의 연구 목표에 적합한지 확인하세요

dPCR과 qPCR 기술을 비교할 때, 주요 차이점은 정밀도입니다. 두 기술 모두 매우 민감하고 신뢰할 수 있는 핵산 검출 및 정량화를 제공하지만, 두 기술의 주요 차이점은 아날로그 대 디지털 라디오로 비유하면 가장 잘 설명할 수 있다고 영국 국립 계측 연구소(National Measurement Laboratory)의 수석 과학자인 Jim Huggett 박사는 말합니다. “아날로그 라디오의 경우 간섭을 최소화하면서 원하는 방송을 수신하려면 먼저 다이얼을 미세 조정해야 합니다. 하지만 품질은 수신 상태에 따라 달라지며 신호는 정전기로 인한 간섭을 받을 수 있습니다. 이것이 qPCR입니다. 안정적이지만 좋은 결과를 얻으려면 최적화가 필요하며, 그 후에도 백그라운드 노이즈와 싸워야 합니다. 디지털 라디오의 경우, 방송국을 호출하기만 하면 선명한 신호로 방송이 송출되지만, 신호가 없을 수도 있습니다. 후자는 정확한 이진 결과를 제공하는 dPCR과 같은 방식입니다. dPCR은 말 그대로 DNA 분자의 존재 여부를 계수합니다. 낮은 오류율과 결과 명확성으로 엄청나게 높은 수준의 정밀도를 제공합니다. 디지털 PCR은 더 작은 양적 차이를 측정하는 데 적합합니다.”

비교 및 대조: qPCR vs dPCR

연구자들은 qPCR의 속도, 민감도, 특이성, 사용 용이성을 높이 평가합니다. 이 기술은 유전자 발현 분석, 병원체 검출, 마이크로바이옴 분석, 마이크로어레이 데이터 검증을 수행할 때 가장 유용합니다. 하지만 qPCR은 복제수 변이 분석, 돌연변이 및 SNP 검출, 대립유전자 식별과 같이 탁월한 정확도와 민감도가 필요한 응용 분야에서는 기대에 못 미칩니다. 그러한 응용 분야에서 dPCR은 절대 복제 수를 측정하는 것뿐만 아니라 검출 한계를 극복합니다. 즉 10% 정밀도와 <1%의 돌연변이율로 표현되는 적은 배수 변화 차이를 검출하여 qPCR보다 우수한 성능을 보입니다.

디지털 PCR은 또한 안정적인 정량화 능력을 보여줍니다. 즉 PCR 억제제에 대한 내성이 높고 샘플 파티셔닝 및 end-point 사이클링으로 인해 PCR 효율 변화의 영향을 덜 받습니다.

Real-time PCR/qPCR 디지털 PCR
정량적, 상대적 또는 절대적이지만 표준
곡선 또는 기준 샘플 필요
정량적, 절대적이며
표준이나 기준이 필요하지 않음

일괄(bulk) PCR

  • 유연한 반응량
  • 지수기(exponential phase)에서 데이터가 수집되므로
    PCR 효율의 변화에 따라 영향을 받음
  • 억제제에 취약

샘플 파티셔닝

  • 높은 억제제
    내성/강건성 증가
  • 증폭 효율 변화의
    영향을 받지 않음
  • 푸아송 통계에 따라
    더 높은 통계적 검정력을 가짐
매 사이클에서 PCR 증폭 측정 PCR 사이클 종료 시 측정
>1%의 돌연변이율 검출 ≥ 0.1%의 돌연변이율 검출(높은
신호 대 노이즈 비)
잘 정립된 프로토콜 실험실 전반의 더 우수한 재현성을 위한 더 높은
정밀도 제공

dPCR 반응은 부식산 및 헤파린과 같은 억제제가 있는 경우에도 강력하게 유지됩니다. qPCR(Rotor-Gene Q에서 수행) 및 dPCR(QIAcuity에서 수행) 반응은 표시된 양의 억제제가 존재하는 상태에서 해당 QIAcuity PCR 마스터 믹스(EvaGreen)를 사용하고 동일한 반응량을 사용하여 수행했습니다. 정량화는 억제제의 영향이 없는 샘플을 100%로 설정했을 때 샘플 간의 상대적인 성능 차이를 Cq(qPCR) 또는 copies/µL(dPCR)로 표시하였습니다.
dPCR 반응은 부식산 및 헤파린과 같은 억제제가 있는 경우에도 강력하게 유지됩니다. qPCR(Rotor-Gene Q에서 수행) 및 dPCR(QIAcuity에서 수행) 반응은 표시된 양의 억제제가 존재하는 상태에서 해당 QIAcuity PCR 마스터 믹스(EvaGreen)를 사용하고 동일한 반응량을 사용하여 수행했습니다. 정량화는 억제제의 영향이 없는 샘플을 100%로 설정했을 때 샘플 간의 상대적인 성능 차이를 Cq(qPCR) 또는 copies/µL(dPCR)로 표시하였습니다.
50% 정밀도를 나타내는 qPCR의 1Cq는 dPCR의 10% 정밀도와 동일하며 2배 농도 증가에 해당합니다.

dPCR과 qPCR은 각각 언제 사용해야 하나요?

핵산 정량화와 관련된 분자생물학 및 유전체학 연구에서 연구자들은 종종 갈림길에 서 있는 자신을 발견하곤 합니다. 연구 목적을 효율적으로 달성하기 위해 더 정밀하고 안정적인 디지털 PCR(Digital PCR, dPCR)과 더 표준화되고 익숙한 정량 real-time PCR(qPCR) 중 어떤 정량화 기술을 선택해야 할까요? 두 기술에는 유사점도 있지만, 각기 다른 이점과 한계가 있어 응용 분야에 따라 선택해야 합니다.

응용 분야 그리드는 흔한 응용 분야 중 일부에 대한 각 기술의 적합성 수준을 나타냅니다.

Rare mutation detection Copy number variation analysis Gene expression analysis miRNA expression analysis Microbial pathogen detection Viral load quantification Liquid biopsy GMO detection Genome edit detection NGS library quantification and validation Residual host cell quantification qPCR dPCR Applications Suitability level

미세방울 디지털 PCR(droplet digital PCR, ddPCR)은 초기 디지털 PCR 형태 중 하나로, 이미 위의 응용 분야 대부분에서 qPCR보다 더 많은 이점을 제공할 수 있었습니다. ddPCR과 qPCR을 비교하면, qPCR은 넓은 동적 범위가 필요한 응용 분야에 적합한 반면, ddPCR은 더 높은 정밀도 또는 분획 존재비 분석이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

ddPCR에서 나노플레이트 dPCR로 발전하면서 이 기술의 범위가 확장되어 더 많은 응용 분야가 포함되었습니다. 나노플레이트 dPCR 워크플로는 모든 샘플 파티션의 동시 판독, 프런트 엔드 자동화, 간편한 qPCR과 유사한 플레이트 셋업 덕분에 훨씬 더 빠릅니다. 이러한 빠른 속도로 인해 스크리닝 및 처리량이 많은 응용 분야에 적합하며 정밀도, 정확도, 민감도가 저하되지 않습니다.

dPCR이 제공하는 이점 알아보기
디지털 PCR, 특히 QIAGEN 나노플레이트 기반 기술은 오늘날 답할 수 있는 질문을 근본적으로 변화시켜 광범위한 응용이 가능합니다.
qPCR 실험에서와 마찬가지로, 샘플 준비에는 마스터 믹스, 프로브, 프라이머를 96-well 또는 24-well 나노플레이트로 옮긴 후 샘플을 추가하는 과정이 포함됩니다. 이 시스템은 파티셔닝, 서모사이클링 및 이미징 기능을 하나의 완전 자동화 기기에 통합하여 사용자가 샘플에서 2시간 이내에 결과를 얻을 수 있습니다. 사용자는 Software Suite에서 원격 분석을 수행하여 표적 염기서열의 마이크로리터당 농도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 양성 샘플 또는 NTC와 같은 품질 관리를 위한 농도를 측정할 수도 있습니다.
qPCR에서 dPCR로의 전환은 사용자가 알아차리지 못할 정도로 매우 간단합니다
QIAcuity에서 dPCR을 위해 현재 qPCR 분석을 수행하고 최적화하는 방법에 대한 몇 가지 간단한 팁을 확인하세요.
다른 연구자도 qPCR 대신 나노플레이트 dPCR을 사용하나요? 3년간 출판된 최소 300편 이상의 논문에서는 사용되었습니다…
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