数字PCR和qPCR作为两种常用的PCR技术,在分子生物学研究和临床诊断中发挥着重要作用。它们在原理、应用、优缺点等方面存在显著区别。
数字PCR(dPCR)
数字PCR是一种精确计数目标序列拷贝数的方法。其核心原理基于泊松分布,通过将待检测样本分成许多独立的反应区块(微滴或芯片上的微小反应室),每个区块中只存在0个或1个目标序列。在PCR扩增过程中,通过检测每个区块的荧光信号,可以计算出含有目标序列的区块数量,从而实现对目标序列的绝对定量。这种技术不受PCR扩增效率的影响,因为每个区块中的扩增是独立的,且最终计数是基于荧光信号的有无,而非信号的强度。
qPCR(Quantitative Real-time PCR)
相比之下,qPCR是一种定量检测目标序列拷贝数的方法。它基于标准曲线法,在PCR扩增过程中实时测量扩增产物的数量。qPCR通常使用荧光染料(如SYBR Green)或荧光特异性探针(如TaqMan探针)来标记跟踪PCR产物。随着PCR反应的进行,荧光信号逐渐累积,通过软件对荧光积累信息进行分析和计算,可以获得待测样品模板的初始浓度。然而,qPCR的定量结果是相对的,依赖于标准曲线和标准品的准确性和稳定性。
数字PCR因其精确计数目标序列拷贝数的能力,在多个领域具有广泛的应用。它特别适用于低拷贝目标的检测,如稀有突变分析、病原微生物检测、单细胞基因表达分析等。此外,数字PCR还能有效区分浓度差异微小的样品,适用于拷贝数变异(CNV)研究、基因表达差异研究等。在临床诊断中,数字PCR在肿瘤液体活检、无创产前筛查、感染性疾病早期诊断等方面展现出强大的优势。
qPCR(Quantitative Real-time PCR)
qPCR因其简单快速、高通量的特点,在分子生物学研究和临床诊断中得到了广泛应用。它适用于目标序列的定量和表达水平分析,如基因表达谱的构建、疾病标志物的检测等。qPCR还可以用于多重基因检测,即在同一反应体系中同时检测多个基因或靶标。然而,qPCR对PCR扩增效率敏感,且可能产生假阳性结果,因此在应用时需要特别注意。
数字PCR(dPCR)
优点:
精确计数:能够直接读出DNA/RNA分子的个数,实现起始样品中核酸分子的绝对定量。
高敏感性:能够检测含量极低的核酸序列,灵敏度低至单个拷贝核酸分子。
高特异性:通过独立反应区块的设计,有效避免非特异性扩增和交叉污染。
结果可视化:便于数据分析和结果展示。
缺点:
操作复杂:需要使用特殊的设备和试剂盒,操作相对繁琐。
通量较低:相较于qPCR,其通量较低,不适用于大规模样本的快速处理。
成本较高:特殊设备和试剂盒的使用增加了实验成本。
qPCR(Quantitative Real-time PCR)
优点:
简单快速:操作简便快捷,适合高通量样本处理。
定量准确:在标准曲线准确建立的情况下,能够实现目标序列的精确定量。
灵活多样:可用于多重基因检测和分析不同基因的表达水平。
缺点:
对扩增效率敏感:扩增效率的变化可能影响定量结果的准确性。
可能产生假阳性结果:非特异性扩增和交叉污染可能导致假阳性结果的出现。
依赖标准曲线:定量结果依赖于标准曲线的准确性和稳定性。