scientist working on a computer
デジタルPCR

相対的な定量ではなく絶対的な定量

dPCRテクノロジーとqPCRテクノロジーを比較すると、主な違いは精度です。どちらも高感度で信頼性の高い核酸の検出と定量を提供しますが、2つのテクノロジーの主な違いは、アナログ無線を使用しているかデジタル無線を使用しているかで最もよく説明できるのだと、国立測定研究所の主任研究員Dr. Jim Huggettが述べています。「アナログ無線では、干渉が最小限で、目的のステーションに合うように、最初にダイヤルを微調整する必要があります。それでも、品質は受信に依存し、信号は静電気の干渉を受けます。それがqPCRです。信頼性はありますが、良い結果を得るには最適化が必要であり、それでも、バックグラウンドノイズに対処する必要があります。デジタル無線を使用すると、ステーションを呼び出すだけです。クリアな信号でステーションがあるかないかのどちらかです。後者はdPCRと同様に、正確なバイナリ結果を提供します。文字通りDNA分子の有無を数えます。結果の明瞭さと低いエラー率により、信じられないくらい高レベルの精度が得られます。デジタルPCRは、小さな量的差の測定に適しています。」

比較対照:qPCRとdPCR

研究者は、qPCRの速度、感度、特異性、使いやすさを高く評価しています。この技法は、遺伝子発現解析、病原体検出、マイクロバイオーム解析、マイクロアレイデータ検証に最も有用です。しかし、コピー数多型分析、突然変異やSNPの検出、対立遺伝子の識別など、優れた精度と感度を必要とするアプリケーションでは、qPCRは弱体化することがわかりました。このようなアプリケーションでは、dPCRは、絶対コピー数測定だけでなく、検出限界を克服することでqPCRよりも優れています。つまり、10%の精度と1%未満の突然変異率で表される小さな発現差を検出します。

デジタルPCRは、定量が堅実、すなわちPCR阻害物質に対して高い耐性を示し、サンプルの分割とエンドポイントサイクリングによるPCR効率の変化の影響もあまり受けません。

real-time PCR/qPCR デジタルPCR
定量的、相対的、または絶対的だが標準
曲線またはリファレンスサンプルが必要
定量的、絶対的および非標準または
リファレンスが必要

バルクPCR

  • 柔軟な反応量
  • 指数増殖期にデータを収集するので
    、PCR効率の変化の影響を受ける
  • 阻害物質の影響を受けやすい

サンプル分割

  • 高い阻害物質
    耐性/確実性の向上
  • 増幅効率の
    変化の影響を受けない
  • ポアソン統計の対象となる
    高い統計的検出力
各サイクルでPCR増幅を測定 PCRサイクル終了時に測定
1%を超える突然変異率検出率 突然変異率検出率≥0.001%(高い
シグナル対ノイズ比)
確立されたプロトコール 高精度でラボ間の
高い再現性

dPCR反応は、フミン酸やヘパリンなどの阻害物質が存在する場合でも堅実なままです。qPCR(Rotor-Gene Q使用)およびdPCR(QIAcuity使用)反応は、それぞれのQIAcuity PCRマスターミックス(EvaGreen)および同じ反応量を使用して、指示量の阻害物質存在下で実行しました。定量では、Cq(qPCR)またはコピー/µl(dPCR)が、非阻害サンプルを100%に設定したサンプル間の相対的な性能の差として示されます。
dPCR反応は、フミン酸やヘパリンなどの阻害物質が存在する場合でも堅実なままです。qPCR(Rotor-Gene Q使用)およびdPCR(QIAcuity使用)反応は、それぞれのQIAcuity PCRマスターミックス(EvaGreen)および同じ反応量を使用して、指示量の阻害物質存在下で実行しました。定量では、Cq(qPCR)またはコピー/µl(dPCR)が、非阻害サンプルを100%に設定したサンプル間の相対的な性能の差として示されます。
精度50%を表すqPCRの1 Cqは、dPCRでは精度10%に相当し、濃度増加2倍に相当します。

いつ dPCR またはqPCRを使用しますか?

核酸定量に関連する分子生物学やゲノミクス研究に関して、科学者たちはしばしば、自分たちが岐路に立っていることに気づきます。研究目標を効率的に達成するために選択すべき定量技法は何か、より正確で堅実なデジタルPCR(dPCR)か、それともより標準化され、使い慣れた定量real-time PCR(qPCR)か。両テクノロジーには類似点がありますが、アプリケーションに依存して選択を行う利点と制限もあります。

アプリケーショングリッドに、いくつかの一般的なアプリケーションに対する各テクノロジーの適合性レベルを示します。

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