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数字PCR放狠话:高灵敏相机你过来啊!
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2020-04-17 10:23:46来源: 中国视觉网

   PCR即聚合酶链式反应,就是一种将特定的DNA片段放大扩增的分子生物学技术, 可以将微量DNA片段扩增成便于检测的海量目的基因片段,可将PCR看作是生物体外的特殊DNA复制。

   最传统的“第一代PCR”采用琼脂糖电泳的方法对PCR产物进行分析,但该方法操作繁琐、只适用于定性研究、交叉污染风险大。为了避免上述缺陷,同时满足对基因的表达水平进行定量分析,1992年诞生了 “第二代PCR”——实时荧光定量PCR。


琼脂糖电泳仪及实验图片

   实时荧光定量PCR是指在PCR扩增的同时对反应体系中的荧光信号进行实时收集,而在PCR扩增的指数时期,模板的Ct值和该模板的起始拷贝数存在线性关系,最终才可确定目的基因的拷贝数或基因的表达水平。这种方法检测灵敏度不够,无法做到绝对定量,此时“第三代PCR”,数字PCR应运而生。


   随着循环次数的增加,被扩增的目的基因片段呈指数规律增长,通过实时检测与之对应的随扩增而变化荧光信号强度,求得Ct值,同时利用数个已知模板浓度的标准品作对照,即可得出待测标本目的基因的拷贝数。

   数字PCR是将一个DNA样品分成几十到几万份,分配到不同的反应单元,这些反应单元称为微滴,每个微滴中都会对目标基因进行扩增,扩增结束后对荧光信号进行统计分析。最终能够直接数出DNA分子的个数,从而对起始DNA样品绝对定量。

   该方法在统计分析时,不依赖于标准曲线和参照样本,可直接检测目标序列的拷贝数,使得检测灵敏度,精确性大大提高。因而在极微量DNA样本检测、复杂成分中微量检测、稀有突变检测等需要高精度定量分析领域具有优势。


   数字PCR流程大致分为:样品制备、目标基因分配、RCR扩增、结果读出。

   近几年生命科学行业的发展大家有目共睹,数字PCR检测也得到了更广泛的应用,未来其在临床也将拥有更大的应用前景。目前已在极微量核酸样本检测、基因表达研究、癌症标志物稀有突变检测、肿瘤个体化诊疗、无创产前检查、转基因成分鉴定等诸多方面具有广阔应用。

数字PCR:高灵敏相机你过来啊!

   数字PCR对荧光信号分析的原理,主要开始前在反应体系中额外加入了特别的荧光物质,使得每轮扩增后特定DNA的实际数量都能够通过荧光的强度变化被检测出来。荧光的有无可以“实时”地反映样品中是否含有特定DNA;而荧光强度的变化情况则可以帮助对样品中的特定基因进行“定量”。

   目标DNA片段本身是十分微小的,即便是通过大量扩增,所产生的荧光信号依然是十分微弱的,需要通过特别的光学系统进行检测。而针对这种弱光检测,数字PCR仪所配置的相机具有高灵敏度、高信噪比、高量子效率以及好的DSNU、PRNU,成为了决定检测结果可靠性的核心因素。

众相机:我们来了!

   超高速大视野的新一代制冷背照式sCMOS相机Kinetix,帧速可达400fps,大靶面10MP/6.5μm,量子效率高达95%,三种读出模式:HDR、常规、高速。


超高速大视野背照式sCMOS相机—Kinetix

   制冷型高灵敏 sCMOS相机pco.edge 26,可提供极低的读出噪声和暗电流,大靶面26MP/2.5μm,紧凑的外形设计,量子效率可达72 %。


制冷型高灵敏 sCMOS相机——pco.edge 26


   非制冷大靶面sCMOS相机pco.panda 26,超高分辨率5120 x 5120,像元尺寸2.5μm,拥有真正电荷级的全局快门,极低的读出噪声和暗电流,超紧凑的体积,量子效率可达65 %。


非制冷大靶面sCMOS相机——pco.panda 26

   紧凑型非制冷sCMOS相机pco.panda4.2系列,前照式、背照式可选, 2048×2048分辨率,像元尺寸6.5μm,帧速40fps,超紧凑的外形设计65×65×65mm,适合短时间曝光的低照度应用,前照式80%QE、2.1e-读出噪声;背照式95%QE、1.8e-读出噪声。


紧凑型非制冷sCMOS相机——pco.panda4.2系列

   pco.panda 26及pco.panda4.2系列均为非制冷相机,不仅拥有极高性价比,更是拥有高稳定性、功耗低发热量小因此暗场噪声较低,无风扇没有抖动确保成像品质高,体积紧凑易于集成到PCR系统中。