擴增、定序與核酸分析

數字PCR(digital PCR)

/ dPCR /

假設你想精確數清一份樣品裡到底有多少個目標分子——不是「大約是另一管的兩倍」,而是一個真實的數目。定量PCR在這件事上很吃力,因為它是對照曲線讀亮度的。數字PCR走了一條更聰明的路:它不去測一個整體反應,而是把樣品分成成千上萬個彼此獨立的微小反應,然後單純地數有多少個亮了起來。

樣品被分隔開來,常常是分成油中成千上萬乃至上百萬個微小水滴,或晶片上的許多微孔,使每個分隔單元平均只含零個或一個目標分子。然後PCR在所有分隔單元裡同時進行。含有目標分子的單元擴增後發出陽性的光;空的單元保持黑暗。你數陽性單元的數目。由於分子基本是隨機分布的,借助一點統計學(泊松分布,用以校正少數恰好分到兩個分子的單元),就能把發光單元的比例換算成起始分子的絕對數目——無需標準曲線。

數字PCR在qPCR薄弱的地方大放異彩:它給出絕對計數,對微小差異更精確,也更耐受抑制物,因為每個分隔單元都是各自乾淨的反應。這種精確性在從數千個正常DNA分子中找出一個稀有突變分子時很重要——例如血樣裡少數幾個腫瘤DNA片段(液體活檢)——或用於測量精確的拷貝數。代價是成本更高、需要專門儀器,所以數字PCR留給那些真正需要其準確度的任務,而非用作qPCR的日常替代品。

一份血樣被分成2萬個水滴並運行。若有200個水滴發光,統計學(計入分到兩個分子的水滴)估計原始樣品含有接近200個目標分子——這是一個絕對計數,直接報出,無需與任何參照曲線比較。

數發光的分隔單元,得到分子的絕對計數。

數字PCR「數陽性」的邏輯之所以能給出絕對數目,正是因為分子在眾多分隔單元中隨機分布——它依靠的是這種隨機分配的泊松統計,而非任何標準曲線,這恰恰是它比qPCR更精確的原因。

又稱
dPCRddPCRdroplet digital PCR微滴数字PCR