scientist working on a computer
数字 PCR

dPCR 与 qPCR

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性的应用而言,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PCR法,该技术对 PCR 抑制剂有较高的耐受性,且受 PCR扩增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

qpcr vs dpcr heparin
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。
digital pcr vs qpcr humic acid
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 vs dpcr precision
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。

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。
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dPCR 中采用的检测方法与 qPCR 中的检测方法有什么不同?
所有正确的定量 real-time PCR实验设计原则也适用于dPCR。在定量 real-time PCR 中表现良好的检测方案很可能也会在 dPCR 中表现良好。您可以轻松地将 SYBR 检测方案转换至 dPCR EvaGreen 检测方案。但是,应注意选择QIAcuity dPCR试剂盒中所推荐的循环条件和引物/探针浓度。为了快速优化性能不佳的检测方案——比如可以通过在退火步骤中运行温度梯度功能, QIAcuity 预混液也可在任何 real-time PCR 仪器上使用。如需更详细的检测方案设计指导,请参阅我们的《QIAcuity 应用指南》
qPCR 与 dPCR 之间的区别是什么?

qPCR 与 dPCR 的区别在于它们的核酸定量方式。qPCR 在扩增过程中采集信号,并使用标准曲线计算样本中核酸含量。dPCR 则是将样本微分化为成千上万个反应分区,在反应结束时采集数据,并使用统计学公式获得每个反应中的绝对分子数量。

数字 PCR 与 RT qPCR 之间的区别是什么
数字 PCR 与 RT qPCR 的区别在于定量方式。在RT-PCR 中,RNA 样本被逆转录为 cDNA,然后在 PCR 反应中对 cDNA 进行扩增。在 RT-qPCR 中,使用标准曲线对cDNA进行实时定量。在 RT-dPCR 中,在反应结束后使用泊松分布统计公式来实现cDNA绝对定量。您可以同时使用这两种方法来分析 RNA 和基因表达。
dPCR 需要采用标准曲线吗?
在 dPCR 中,我们是基于终点法检测及定量靶标的绝对浓度。未知样本的浓度可基于观察到的 dPCR 结果(阴性反应的数目、阳性反应的数目以及分析的反应体积)而确定。
数字 PCR 与 qPCR 相比有哪些优势?
数字 PCR 通常优于 qPCR,因为 dPCR 不需要标准曲线,并且不受标准品与样本之间差异的影响。数字 PCR 的 PCR 效率高,精度高,适合在非靶标 DNA 的高背景中检测稀有靶标。dPCR 对 PCR 抑制剂的敏感性也要低于 qPCR。
qPCR 有何用途?

qPCR 用于检测罕见突变 (ctDNA)、罕见序列(病毒和细菌载量、miRNA)、拷贝数变异;定量基因表达;SNP 基因分型;验证微阵列;检测 assay验证;检测病原体;以及 NGS 文库定量,等等。

什么是 qPCR,它的工作原理是什么?
定量 PCR (qPCR) 是一种核酸定量方法。qPCR 的工作原理是通过实时监测PCR反应过程中的荧光信号来测量DNA的扩增。在某一点上,荧光强度与样本中核酸模板的初始数量成比例地增加。使用由具有已知浓度的标准品的系列稀释物制成的标准曲线来计算靶标 DNA 的含量。
qPCR 有哪些缺点?
qPCR 的缺点是该方法依赖于标准曲线。标准曲线的制备需要消耗时间和资源,并依赖于 PCR 扩增效率。与 dPCR 相比,qPCR 的精确度较低,重复性较差,而且对 PCR 抑制剂和污染物更加敏感。
为了进行优化,我可以在 qPCR 仪上使用 dPCR 预混液吗?
您可以在qPCR中使用dPCR预混液以优化样本浓度和/或引物/探针浓度,然后再将反应体系从 qPCR 转移到 dPCR。