Addgene是一個(gè)非盈利性全球質(zhì)粒共享信息庫(kù),它負(fù)責(zé)保存和提供質(zhì)粒。今天給大家分享的內(nèi)容是關(guān)于Addgene為什么要放棄qPCR定量AAV,相反選擇精準(zhǔn)定量技術(shù)數(shù)字PCR(digital PCR,dPCR)。
自從Addgene開(kāi)始制備腺相關(guān)病毒AAV載體以來(lái),一直在使用qPCR來(lái)評(píng)估AAV載體的物理滴度,但是該方法需要做大量的重復(fù)實(shí)驗(yàn)才能證實(shí)qPCR定量AAV載體的準(zhǔn)確性,甚至作者認(rèn)為可能需要重復(fù)10000次才能實(shí)現(xiàn)qPCR定量AAV的準(zhǔn)確性,所以Addgene選擇使用更精準(zhǔn)的dPCR定量方法。
一、qPCR技術(shù)定量AAV物理滴度
在深入研究dPCR之前,Addgene很長(zhǎng)一段時(shí)間都在使用qPCR定量AAV。qPCR定量AAV時(shí),對(duì)病毒DNA進(jìn)行實(shí)時(shí)擴(kuò)增和監(jiān)控,當(dāng)PCR完成后通過(guò)病毒DNA的閾值熒光和標(biāo)準(zhǔn)品的閾值熒光來(lái)分析結(jié)果。所以利用qPCR定量AAV需要一個(gè)已知病毒滴度的標(biāo)準(zhǔn)品AAV作為參考品,來(lái)評(píng)估未知樣本AAV的病毒滴度。
當(dāng)然了,如果qPCR可以完美地解決AAV定量問(wèn)題,在這里就不需要使用dPCR方法來(lái)定量AAV了。qPCR的一個(gè)問(wèn)題是,針對(duì)同一個(gè)樣本檢測(cè)結(jié)果很可能差2倍,這意味著,如果你用同樣的樣本建立兩個(gè)相同的檢測(cè)方法,最終效價(jià)可能是4x1012 GC/mL 或8x1012 GC/mL,這兩個(gè)結(jié)果都是有效的。這就是為什么AAV參考品的選擇是至關(guān)重要的,它可以幫您確定您的滴定度是否在預(yù)期范圍內(nèi)。
另外,我們發(fā)現(xiàn),為qPCR繪制一條準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)曲線是非常有挑戰(zhàn)的。一方便質(zhì)粒本身有超螺旋、線性和開(kāi)環(huán)狀態(tài),其定量結(jié)果各有差異,所以Addgene選擇使用了相對(duì)準(zhǔn)確的線性化質(zhì)粒作為標(biāo)準(zhǔn)品。然而,即使標(biāo)準(zhǔn)品是準(zhǔn)確的,它仍然是不穩(wěn)定的,所以未知樣本的檢測(cè)仍然是不具有高的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
qPCR定量AAV面臨的挑戰(zhàn):
需要標(biāo)準(zhǔn)品才能實(shí)現(xiàn)定量,并且準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)品的選擇具有很大挑戰(zhàn);
繪制一條準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)曲線具有很大挑戰(zhàn),且浪費(fèi)人力;
qPCR定量AAV批次間的誤差較大,重復(fù)性不好;
然而數(shù)字PCR不需要標(biāo)準(zhǔn)品或參考品,這意味著節(jié)省了客戶(hù)大量時(shí)間,并且還可以獲得很高的數(shù)據(jù)重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
Figure 1:qPCR定量AAV需要標(biāo)準(zhǔn)品(橘黃色)、NTC(紫色)、參考品(粉紅色),并且每個(gè)稀釋都需要做重復(fù)。dPCR定量AAV只需要一個(gè)NTC(紫色),不需要標(biāo)準(zhǔn)品(橘黃色)和參考品(粉紅色),
二、dPCR技術(shù)定量AAV物理滴度
數(shù)字PCR技術(shù)被譽(yù)為第三代PCR技術(shù),可以在不需要標(biāo)準(zhǔn)品的情況下通過(guò)數(shù)數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)核酸的絕對(duì)定量,具有數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、靈敏度高等特點(diǎn)。數(shù)字PCR是將PCR反應(yīng)液通過(guò)數(shù)字PCR儀器自動(dòng)分割成數(shù)萬(wàn)個(gè)微反應(yīng),分割后有些微反應(yīng)含有DNA模板(記作“1”),有些微反應(yīng)分區(qū)不含有目標(biāo)DNA(記作“0”),PCR擴(kuò)增后熒光信號(hào)積累,通過(guò)數(shù)陽(yáng)性信號(hào)的方法,便可以知道核酸的拷貝數(shù)。在試劑情況中,數(shù)字PCR的“數(shù)數(shù)”是利用泊松分布統(tǒng)計(jì)計(jì)算出的核酸的絕對(duì)拷貝數(shù),大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)該方法的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
用dPCR滴定AAV的過(guò)程是從稀釋病毒開(kāi)始的。值得注意的是,dPCR的動(dòng)態(tài)范圍是每個(gè)反應(yīng)1到100,000個(gè)基因組拷貝(GC)。由于AAV的效價(jià)一般在1012到1013 GC/mL 之間,所以在將樣品添加到混合反應(yīng)也中之前,必須先對(duì)病毒進(jìn)行連續(xù)稀釋。在Addgene,我們通常在dPCR 板上裝3份稀釋液。由于滴度是未知的,每個(gè)稀釋?xiě)?yīng)在一個(gè)廣泛的滴度測(cè)定范圍內(nèi)。
稀釋后,將檢測(cè)樣本被轉(zhuǎn)移到一個(gè)新的含有混合反應(yīng)液,其中包括引物、探針和dPCR反應(yīng)酶,buffer 混合液。
使用數(shù)字PCR儀器將反應(yīng)混合液自動(dòng)分割成10,000-20,000個(gè)微反應(yīng)分區(qū),然后進(jìn)行PCR擴(kuò)增,當(dāng) PCR 完成后,利用數(shù)字PCR閱讀器檢測(cè)每個(gè)微反應(yīng)的熒光強(qiáng)度,發(fā)出熒光的微反應(yīng)單元(1納升左右)包含著被放大的目標(biāo)序列。在讀取所有微反應(yīng)之后,軟件輸出樣本熒光圖片(圖2)。一個(gè)干凈的dPCR應(yīng)該有一個(gè)明確的分離之間的陽(yáng)性(綠色)和陰性(灰色)微滴。無(wú)模板陰性對(duì)照應(yīng)該沒(méi)有陽(yáng)性信號(hào)。
三、dPCR定量AAV的優(yōu)勢(shì)
1. dPCR定量AAV解決了AAV產(chǎn)品批次誤差的問(wèn)題,可以保證批次間cv<10%.
2. dPCR不需要標(biāo)準(zhǔn)品,定量AAV具有更高的數(shù)據(jù)重復(fù)性和準(zhǔn)確性。
3.至少完成200個(gè)AAV樣本/天
四、ClarityTM 數(shù)字PCR系統(tǒng)
利用毛細(xì)虹吸原理將混有目標(biāo)核酸的PCR反應(yīng)混合液,均勻且獨(dú)立的分散到8聯(lián)管芯片中實(shí)現(xiàn)分區(qū),接著進(jìn)行芯片封閉,其后放入普通PCR儀器擴(kuò)增,擴(kuò)增后將八聯(lián)管芯片移至檢測(cè)系統(tǒng)中,進(jìn)行芯片的圖像收集和目的核酸的絕對(duì)定量計(jì)算。
ClarityTM digital PCR system
ClarityTM數(shù)字PCR實(shí)驗(yàn)流程
ClarityTM 數(shù)字PCR芯片分區(qū)原理:Clarity數(shù)字PCR采用毛細(xì)管組成的芯片實(shí)現(xiàn)樣本自動(dòng)分區(qū),主要借助毛細(xì)管虹吸原理實(shí)現(xiàn)分區(qū),每個(gè)分區(qū)大小一致,分區(qū)結(jié)果穩(wěn)定,數(shù)據(jù)重復(fù)性好。
ClarityTM數(shù)字PCR優(yōu)勢(shì)
快速:96個(gè)反應(yīng)完成時(shí)間<4h
準(zhǔn)確:無(wú)交叉誤差,結(jié)果更準(zhǔn)確;
開(kāi)放:與大部分PCR儀和試劑兼容;
可回收:簡(jiǎn)單震蕩便可回收產(chǎn)物;
高通量:8h可完成近200個(gè)反應(yīng);
分區(qū)穩(wěn)定:采用管中芯片技術(shù),分區(qū)更穩(wěn)定;
操作簡(jiǎn)單:無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員操作;
參考文獻(xiàn):
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