高靈敏相機在PCR中的應用

2020-09-25 14:25:12 1880閱讀次數

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近年來，數字PCR技術憑借高靈敏度和定量的優勢，在JZ醫學領域廣受青睞，疫情下對核酸檢測的需求更是推動了整個行業的發展，數字PCR時代正在來臨

數字PCR技術原理

數字PCR即Digital PCR（dPCR)，它是一種核酸分子定量技術，20 世紀末，由Vogelstein 等提出這一概念。dPCR一般包括兩部分內容，即PCR擴增和熒光定量分析。

先是將含有熒光染料或探針的PCR反應體系分割成幾萬個均一微液滴，每個微液滴內會含有一個或多個DNA模板，再將這些微液滴分配到單獨試管內進行PCR擴增，其中含有DNA模板的微液滴會產生擴增產物。

PCR擴增完成后，依次對每個微液滴進行熒光檢測，根據微液滴信號的峰值高度，繪制出微液滴熒光分布的散點圖，通過軟件將熒光強度數字化，分出具有較強熒光的陽性微液滴（計為“1”）和具有較弱熒光的陰性微液滴（計為“0”），后通過“1”和“0”的個數來實現定量。

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▲數字PCR原理圖

微液滴熒光強度的檢測

檢測微液滴內熒光強度常用的方法是流式技術，這種技術能夠以每秒1000–3000個微液滴的通量高靈敏地檢測微液滴內的熒光強度。

典型的流式裝置原理是：通過光學裝置將側面的激發光反射并聚焦在微液滴通過的微流道內，當微液滴在微流道的限制下排成單列通過聚焦位置時，每個微液滴內的熒光被依次激發，光電器件采集每個微液滴的熒光數據，后進行統計分析。

▲檢測微液滴內熒光強度的原理圖

凌云自主高靈敏相機

凌云自主高靈敏TB-HS12MM-G相機是一款科學級 sCMOS 相機，具備非常好的靈敏度與寬動態（卷簾模式下讀出噪聲 <2.0e，動態范圍可達85dB）；分辨率4608×2592，高達 1200萬像素的解像能力；基于外觸發模式下，全局快門曝光模式在曝光時間為30ms 時幀頻可達30fps。

同時該相機利用半導體制冷與水冷結合的雙制冷模式，使得芯片穩定工作在佳的成像溫度下，從而獲得較高的成像品質，該相機也可提供客戶定制化服務，適用于高速熒光探測、基因測序、腦成像等生命科學領域。

▲凌云自主高靈敏TB-HS12MM-G相機

數字PCR應用前景

與傳統qPCR技術相比，數字PCR技術具有高的靈敏度、特異性和**性，尤其在復雜基質及痕量樣品檢測方面具有獨特優勢，其為分子生物學、醫學、微生物和環境科學等領域的研究提供了全新的技術手段和思路。

采用 dPCR 對早期世代轉基因植株外源基因拷貝數及合子性進行鑒定，為轉基因優異轉化體的創制帶來了大便利，縮短了篩選進程，提高了篩選效率。此外，dPCR 技術為多個專業領域檢測限和閾值設定提供了新的度量標尺。對低含量轉基因樣品的JZ定量檢測可為我國轉基因產品檢測標準的制定及相關法規的出臺提供理論與技術支持。

dPCR 技術還可與 NGS、質譜等多種技術相結合，使其在臨床診斷、轉基因成分分析、基因表達分析、環境微生物分析和NGS測序驗證等研究領域也顯示出巨大的優勢和應用前景。