scientist working on a computer
数字 PCR

dPCR 与 qPCR

dPCR 与 qPCR 的比较选择 – 探索相关优势,并确认其是否适合您的研究目标

在对 dPCR 和 qPCR 这两种技术进行比较时,关键差异在于精确度。国家计量实验室首席科学家 Jim Huggett 表示,虽然两者都可进行高度灵敏且可靠的核酸检测和定量,这两种技术间的主要区别可以用模拟和数字收音机来类比。“对于模拟收音机,首先必须先对调节器进行精确的调节,才能以最低的干扰接收想要的频道。尽管如此,信号的质量还是取决于接收情况,而且会受到静电的干扰。这就像 qPCR 一样。它是可靠的,但需要进行优化,才能获得良好的结果,即便如此,还是会有背景噪音。对于数字收音机,你只需拨到相应的频道,频道上或者有清晰的信号,或者没有信号。后者类似于 dPCR,提供精确的二进制结果。它直接计数 DNA 分子的存在或不存在。清晰的结果与低出错率的结合造就了极高的精确度。数字 PCR 非常适合检测及定量较小的差异。”

比较与对比:qPCR 与 dPCR

研究者看重 qPCR 的速度、灵敏度、特异性和易用性。该技术在进行基因表达分析、病原体检测和微生物组分析以及微阵列数据验证时最有用。然而,对于比如拷贝数变异分析、突变检测和 SNP 以及等位基因分型等要求优异的准确性和灵敏度的应用而言,qPCR 则无法胜任。在此类应用中,dPCR 优于 qPCR 之处在于,dPCR 不仅可检测及定量绝对拷贝数,还可以克服检测局限性,即可检出以 10% 精确度表示的微小倍数变化以及 <1% 的突变率。

数字 PCR 还显示出稳健的定量能力,即,由于采用了样本微分化及终点循环,该技术对 PCR 抑制剂有较高的耐受性,且受 PCR 效率变化的影响较小。

Real-time PCR/qPCR 数字 PCR
定量,绝对或相对,
但需要标准曲线或参照品
定量,绝对且无需标准品或
参照品

主体 PCR

  • 反应体积灵活
  • 因数据在指数扩增阶段收集,
    因而受 PCR 效率变化的影响
  • 易受抑制剂影响

样本微分化

  • 更高的抑制剂
    耐受性 / 更好的稳健性
  • 不受扩增效率
    变化的影响
  • 泊松分布统计下具有
    更高的统计学功效
每个循环均检测 PCR 的扩增情况 PCR 循环结束后进行检测
可检测 >1% 的突变率 可检测 ≥ 0.1% 的突变率(高
信噪比)
方案成熟 更高的精确度带来更高的
实验室间可重复性

即使有诸如腐殖酸和肝素等抑制剂存在的情况下,dPCR 反应仍可稳定扩增。qPCR (Rotor-Gene Q) 和 dPCR (QIAcuity) 反应分别使用各自的 QIAcuity PCR 预混液 (EvaGreen) 和存在一定量抑制剂的相同的反应体系。定量结果以 Cq (qPCR) 或拷贝 /µl (dPCR) 显示,将不含抑制剂的样本的扩增性能设为 100%,以便于比较样本间的相对性能差异。
即使有诸如腐殖酸和肝素等抑制剂存在的情况下,dPCR 反应仍可稳定扩增。qPCR (Rotor-Gene Q) 和 dPCR (QIAcuity) 反应分别使用各自的 QIAcuity PCR 预混液 (EvaGreen) 和存在一定量抑制剂的相同的反应体系。定量结果以 Cq (qPCR) 或拷贝 /µl (dPCR) 显示,将不含抑制剂的样本的扩增性能设为 100%,以便于比较样本间的相对性能差异。
qPCR 中 1 个 Cq 表示 50% 分辨度,且对应 2 倍的浓度变化,对标 dPCR 中可实现 10% 的分辨度。

相对于 qPCR,应在何时使用  dPCR ?

当涉及到核酸定量的分子生物学和基因组学研究时,科学家们经常发现自己站在十字路口。为了更有效地实现研究目标,应该选择哪种量化技术–是更精确、更稳健的数字PCR (dPCR)还是更规范、更熟悉的定量 real-time PCR (qPCR)?这两种技术有相似之处,但它们的优点和局限性也依赖于所选择的应用程序。

该应用网格中给出了每种技术对某些常见应用的适用水平。

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

微滴式数字 PCR (ddPCR) 是数字 PCR 最早的形式之一,在上述大多数应用中已经展现出优于 qPCR 的优势。在 ddPCR 与 qPCR 的对比中,qPCR 适用于需要宽动态范围的应用,而 ddPCR 适用于需要更高精确度或丰度分析的应用。

从 ddPCR 到纳米微孔板 dPCR 的发展,拓宽了这项技术的应用范围。得益于同时读取所有样本反应分区、前端自动化以及类似于 qPCR 的简单微孔板设置,纳米微孔板 dPCR 的工作流程显著加快。这种加快的速度使其适用于筛选和高通量应用,而不会影响其精确度、准确度和灵敏度。

查看 dPCR 可为您做些什么
在当前,数字 PCR - 特别是QIAGEN的纳米微孔板技术正在从根本上改变你今天可以回答的问题,使广泛的应用成为可能。
就像 qPCR 实验那样,样本制备包括将预混液、探针和引物转移到一个 96 孔或 24 孔纳米微孔板中,随后添加样本。该系统将微分化、热循环和成像集成到单一全自动化的仪器上,用户可在 2 小时内从样本获得结果。您可在 Software Suite 上执行远程分析,该软件可针对您的靶序列及质量控制品(例如阳性样本或无模板对照)给出以拷贝数/微升为单位的浓度。
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获得一些有关如何在 QIAcuity 上执行和优化 dPCR 的当前 qPCR 检测的简单提示。
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