2020年,dMIQE指南進(jìn)行了更新,以簡化dPCR實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。與qPCR一樣,為最大限度提高dPCR性能,實(shí)驗(yàn)設(shè)計時需考慮無偏性和可重復(fù)性。以下內(nèi)容概述了dPCR實(shí)驗(yàn)Assay(本文指某檢測體系引物探針的組合)設(shè)計和優(yōu)化。
dPCR引物探針序列設(shè)計的原則要求與qPCR相仿。雖然長產(chǎn)物也可以被定量,但一般建議產(chǎn)物片段小于150bp。探針的化學(xué)信號(如水解探針,最好是非熒光淬滅劑)或DNA結(jié)合染料(如EvaGreen)可以在qPCR和dPCR平臺兼容。
避免在具有二級結(jié)構(gòu)的區(qū)域設(shè)計引物
如果要評估真核細(xì)胞中的基因表達(dá),請將引物設(shè)計在跨外顯子-外顯子交界處,以避免擴(kuò)增來自純化步驟中可能引入的污染基組DNA
檢查正向引物和反向引物的3互補(bǔ)序列,因?yàn)榭赡軙幸锒垠w的形成
使用任一在線工具(如Primer-BLAST)驗(yàn)證特異性,以確認(rèn)感興趣的靶標(biāo)是唯一的
設(shè)計探針熔點(diǎn)比引物高8-10°C
在大多數(shù)應(yīng)用中,探針應(yīng)≤30個核苷酸。如果探針較長,可考慮使用內(nèi)部淬滅劑
確保探針的5'末端不含G。如果5'末端存在G,即使在水解后也能淬滅熒光
如果要評估真核細(xì)胞中的基因表達(dá),請將探針或引物設(shè)計成跨越外顯子-外顯子連接點(diǎn)的探針或引物
通過Primer-BLAST運(yùn)行探針序列比對工具,以確保該序列對您感興趣的靶標(biāo)是唯一的
退火溫度及引物探針濃度的測試中,最好使用與待測模板一致的模板進(jìn)行分析優(yōu)化,因?yàn)榻Y(jié)果可能因模板不同(例如質(zhì)粒、基因組DNA、無細(xì)胞DNA、合成DNA)而有差異。此外,雖然相同序列探針的不同批次合成可以改變最終熒光強(qiáng)度,但這對測量結(jié)果的影響可以忽略不計,因?yàn)榛|(zhì)效應(yīng)或抑制劑可能會影響陽性信號的熒光強(qiáng)度,但“次優(yōu)”結(jié)果也可以得到與“最優(yōu)”結(jié)果一致的拷貝數(shù)結(jié)果,這也反應(yīng)出該平臺的穩(wěn)定性。不過我們還是應(yīng)該努力提升陽性信號和陰性信號的最大峰值分辨率,減少陰陽性信號之間的散點(diǎn)(“落雨圖”)。
多重dPCR的設(shè)計同樣類似于qPCR多重設(shè)計,引物探針數(shù)量(重數(shù))增加需要額外考慮序列間的互補(bǔ)配對,以避免非特異性雜交或二聚體形成。在進(jìn)行多重設(shè)計時,應(yīng)優(yōu)先考慮使用多通道進(jìn)行區(qū)分。多通道分析可以提高分析效率,減少樣本使用量,并可以在單個反應(yīng)中進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)控。多重分析還有其他優(yōu)點(diǎn),例如在分析拷貝數(shù)變異時,成對的目標(biāo)基因和內(nèi)參基因可使用雙通道同時檢測同一樣本。類似的,在使用水解探針分析單核苷酸突變或插入/缺失時,使用雙通道也是首選方法。使用“drop-off”分析方法時,基因型是通過單、雙陽性信號簇來進(jìn)行分析的,使用單通道則無法完成。
雙色分析也可用于識別一些可能難以通過單色分析識別的技術(shù)瑕疵。例如,當(dāng)使用單色分析時會發(fā)生向另外通道的熒光滲透(或稱為信號串?dāng)_或溢出),如果雙重檢測實(shí)驗(yàn)在各自通道中單獨(dú)顯示微滴(編者案:即1D通道圖),熒光滲透微滴可能被顯示為附加簇(編者案:即被誤認(rèn)為是熒光拖尾)而誤認(rèn)為分析特異性降低(如圖Fig.1)。在多通道中,熒光滲透清晰地表現(xiàn)為單個正極分區(qū)從預(yù)期軸向雙正極分區(qū)的預(yù)期位置“傾斜”或“升高”(Fig.2)。熒光滲透可以在雙檢測通道中通過使用僅含單引物探針和單一靶向模板的測試,如果信號簇“傾斜”或“提升”到另一個“熒光軸”區(qū)域,則為滲透。可以通過降低相關(guān)探針的濃度、改變熒光集團(tuán)和/或應(yīng)用顏色補(bǔ)償矩陣來減少滲透。
如果清楚原因,熒光滲透通常是可以容忍的。如果使用單熒光通道檢測時滲透現(xiàn)象消失,說明可能是其他原因引起的,例如Assay的特異性降低(造成的)。探針與相似序列(例如在單核苷酸突變檢測中)非特異性結(jié)合,使特異性變低。雖然這可能很小,但可能會出現(xiàn)類似熒光穿透的“傾斜”或“提升”(Fig.3),從而降低結(jié)果的峰值分辨率。當(dāng)突變體的其中一種占主導(dǎo)時,cfDNA中的罕見突變會由于“PCR錯誤造成的假陽性”因素而限制最低檢出豐度(Fig.4)。
當(dāng)微滴包裹了同一位點(diǎn)的野生和突變的模板時,在雙陽性區(qū)域微滴中會發(fā)生引物對的競爭反應(yīng),競爭同一對引物后,相比于單一模板的微滴,陽性信號會由于競爭反應(yīng)而降低。即便使用單通道讀取結(jié)果,競爭反應(yīng)也同樣會發(fā)生并使信號峰降低。使用“drop-off”方法時,競爭反應(yīng)使得雙陽性微滴中呈現(xiàn)雙信號簇,可以使用前面概述的優(yōu)化和質(zhì)量控制方案來評估分區(qū)特定的競爭(PSC)、熒光滲透和其他因素的影響。
1、GB-T 42077-2022生物技術(shù)核酸靶序列定量方法的性能評價要求qPCR法和dPCR法
2、The Digital MIQE Guidelines Update:Minimum Information for Publication of QuantitativeDigital PCR Experiments for 2020