基于drop-off ddPCR方法检测急性髓系白血病C-KIT基因N822位点突变及其临床应用

目的:建立急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)患者C-KIT基因N822位点突变的drop-off微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)定量检测方法,并评价其临床应用价值。方法:针对C-KIT基因第17外显子设计一对引物及探针,优化drop-off ddPCR反应条件及体系,评价该方法的特异性、灵敏度、重复性,使用所建立的方法对140例已行Sanger测序的AML初诊患者骨髓标本进行检测,并用二代测序(next generation sequencing, NGS)验证结果;用drop-off ddPCR对3例阳性患者化疗后C-KIT突变频率进行动态监测。结果:drop-off ddPCR检测C-KIT基因N822位点突变的最适退火温度为54℃,空白检测限为1.62拷贝数/μL,最低检测下限为10.12拷贝数/μL,线性良好。140例AML初诊患者样本中Sanger测序检出2例阳性(1.4%),而ddPCR共检出突变7例(5.0%),突变频率为0.29%~7.41%;进一步应用常规NGS方法对ddPCR阳性样本进行验证,共检出阳性3例(2.1%),等位基因频率为1.26%~8.00%。动态监测3例阳性患者C-KIT突变频率,结果显示治疗达完全缓解时C-KIT突变频率明显下降甚至降低至0。结论:本研究建立了检测C-KIT基因N822位点突变的drop-off ddPCR技术,具有良好的方法学检测性能,其灵敏度高于Sanger测序和NGS,有望用于阳性患者缓解后的可检测残留疾病监测及治疗指导。

抗草甘膦转基因玉米外源基因ddPCR拷贝数分析

【目的】本研究是从前期获得的100余份转基因抗除草剂草甘膦玉米品系中,挑选T抗-1等14个转基因玉米品系进行拷贝数检测。【方法】采用一种新型的拷贝数分析方法——微滴数字PCR技术(droplet digital PCR,简称dd PCR),设计特异引物对外源抗草甘膦基因2m G2-epsps进行绝对定量分析。【结果】供试的14份转基因材料中10份是单拷贝品系。同时,通过引物探针特异性试验、叶片基因组DNA的PCR抑制和浓度检测、转基因玉米的外源基因2m G2-epsps的实时PCR检测和基因组DNA的酶切等系列研究,建立稳定的转基因玉米拷贝数分析的dd PCR检测体系。【结论】微滴数字PCR技术为这批转基因玉米的下一步转基因生物安全评价提供了重要参数,同时建立了转基因玉米(genetically modified maize)外源基因拷贝数dd PCR分析方法。

PMA结合ddPCR检测食品中金黄色葡萄球菌的研究

研究了将叠氮溴化丙锭(PMA)与微滴式数字PCR(ddPCR)技术相结合,用于金黄色葡萄球菌活菌的检测。结果表明,强烈光照15 min,可以使PMA与死菌DNA共价交联,同时钝化游离的PMA;可以有效抑制金黄色葡萄球菌死菌DNAPCR扩增的PMA终浓度为2.0μg/m L;不抑制活菌DNA扩增的PMA最高浓度是5.0μg/m L。在不同死、活菌比例下,PMA-ddPCR可以定量检测活菌,避免了死菌DNA的干扰,本方法的检出限为10 copy/20μL。利用PMA-ddPCR检测人工污染鸡肉样品,最低可检出102cfu/m L的金黄色葡萄球菌。表明PMA-ddPCR方法的灵敏度高。

马驽巴贝斯虫ddPCR 检测方法的建立

马驽巴贝斯虫(Babesia caballi)病是马属动物的一种血液原虫病,被农业农村部列为二类动物疫病。本研究旨在建立一种针对马驽巴贝斯虫病的ddPCR检测技术。利用马驽巴贝斯虫特异性引物及探针对反应体系进行优化,测试了方法的特异性、稳定性及灵敏性,对30份可疑样品进行了初步检测。结果显示,该方法具有较好的稳定性,最低定量检测限可达3.3 copies/μL,对30份样品进行检测,马驽巴贝斯虫病阳性率为63.33%(19/30)。表明所建立的方法可成功用于马驽巴贝斯虫的检测。

基于ddPCR检测荷斯坦牛自由马丁现象的研究

为了鉴定异性双胎牛性器官发育紊乱疾病——牛自由马丁(freemartinism)综合征,试验选择7头中国荷斯坦异性孪生双胎的母牛进行微滴数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)检测,并根据异性孪生母犊不孕的个体染色体为XX/XY嵌合、正常母牛染色体为XX来判定是否为嵌合体。结果表明:此7个样本均存在XX/XY染色体嵌合,均为异性孪生不孕母犊。说明ddPCR方法用于鉴定牛自由马丁现象是有效的。

PMA结合ddPCR检测食品中沙门氏菌

建立一种快速、灵敏的微滴式数字PCR方法,用于检测食品中沙门氏菌活菌。利用叠氮溴化丙锭(PMA)对死菌预处理,PMA可以选择性穿过死菌细胞膜,在光照条件下与死菌DNA发生共价交联反应,进而阻止其DNA进行PCR扩增,提取细菌基因组DNA进行微滴式数字PCR(dd PCR)检测。结果表明,强烈光照15.0 min,可以使PMA与死菌DNA共价交联,同时钝化游离的PMA;PMA终质量浓度为40.0μg/m L可以有效抑制105CFU/m L的沙门氏菌死菌DNA的PCR扩增;不抑制活菌DNA扩增的PMA最高浓度是50.0μg/m L。利用PMA处理死活菌混合液时,PMA-dd PCR可以在死菌存在的条件下,定量检测活菌,降低了"假阳性"结果的出现。灵敏度检测结果显示:PMA-dd PCR灵敏度是0.4 copy/μL。利用PMA-dd PCR检测人工污染的鳕鱼样品,最低可检出102CFU/m L的沙门氏菌,精密度和稳定性良好。

PMA与ddPCR结合检测单核细胞增生李斯特氏菌

将叠氮溴化丙锭（PMA）与微滴数字PCR（dd PCR）技术相结合,检测热灭活背景下单核细胞增生李斯特氏菌活菌。结果表明,PMA终浓度为5.0μg/m L、曝光时间为15 min时,可以有效抑制10^5 CFU/m L的单核细胞增生李斯特氏菌死菌DNA的PCR扩增,不抑制单核细胞增生李斯特氏菌活菌DNA扩增的PMA最高浓度是10.0μg/m L。利用PMA处理死活菌混合液时,PMA-dd PCR可以在死菌存在的条件下,定量检测活菌,降低了＂假阳性＂结果的出现。检测结果显示：PMA-dd PCR灵敏度是2.0 copy/20μL。利用PMA-dd PCR检测人工污染的鳕鱼样品,最低可检出10~2 CFU/m L的单核细胞增生李斯特氏菌。结果证明PMA-dd PCR方法的精确度、稳定性良好。

ddPCR技术和Sanger测序法检测甲状腺乳头状癌患者BRAF V600E基因突变的比较分析

目的探讨微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)技术在甲状腺乳头状癌(papillary thyroid cancer,PTC)患者BRAF V600E基因突变检测中的应用。方法应用ddPCR技术和Sanger测序法同时检测病例组90例PTC患者及对照组19例甲状腺良性病变患者术后福尔马林固定后石蜡包埋标本的BRAF V600E基因突变,检测结果加以分析对比。结果ddPCR法检测病例组BRAF V600E基因突变,检出率73.33%(66/90),Sanger测序法检出率53.33%(48/90)。与Sanger测序法相比,采用ddPCR法检测敏感性和特异性分别为100.00%和57.14%,阳性预测值和阴性预测值分别为72.73%和100.00%,两种方法一致率为80%。采用ddPCR法检测基因突变丰度为0.35%~47.50%。其中68.18%的样本(45/66)基因突变丰度≥10%,9.09%的样本(6/66)基因突变丰度在5%~10%,22.73%的样本(15/66)基因突变丰度≤5%。突变丰度≥10%的全部45例样本采用Sanger测序法均可检测出,突变丰度在5%~10%的6例样本中有3例可检测出,其余样本未检测出突变。Sanger测序法和ddPCR法均未在对照组中检出BRAF V600E基因突变。结论ddPCR法检测PTC患者BRAF V600E基因突变,灵敏度好,检出率更高,特别适合检测肿瘤DNA含量和突变丰度较低的样品。可替代Sanger测序法,在临床检测中应用推广。

PMA-ddPCR法检测活的非可培养状态高产乙醇肺炎克雷伯菌

目的建立活的非可培养(VBNC)状态高产乙醇肺炎克雷伯菌的绝对定量方法。方法诱导高产乙醇肺炎克雷伯菌进入VBNC状态,评价乙醇产量。建立PMA-ddPCR方法通过单拷贝基因来计数高产乙醇肺炎克雷伯菌VBNC状态的活细胞基因拷贝数。进一步在VBNC状态粪便模拟中,评价ddPCR对低浓度样品检测的灵敏度和适应性。结果对高产乙醇肺炎克雷伯菌梯度稀释液进行定量时ddPCR的检测下限是qPCR的10倍。在低温、低营养状态,高产乙醇肺炎克雷伯菌第45天进入VBNC状态,通过PMA-ddPCR对VBNC状态细胞进行定量结果为(5.46±0.05)log10 DNA 拷贝数/ml。VBNC状态的乙醇产量为<2.2 mmol/L,复苏后恢复产乙醇能力。VBNC状态粪便模拟样品中ddPCR最低检测下限为3.2 log10 DNA拷贝数/ml。结论建立VBNC状态高产乙醇肺炎克雷伯菌的ddPCR检测方法灵敏度和适应性良好,可用于临床样品中VBNC状态细胞的检测。

多价新型冠状病毒变异株mRNA疫苗组分比例ddPCR检测方法的建立及验证

目的 建立多价新型冠状病毒变异株mRNA疫苗组分比例ddPCR检测方法并进行验证。方法 以不同新型冠状病毒变异株mRNA为靶基因,选取各自保守序列设计引物和探针,建立多价新型冠状病毒变异株mRNA疫苗组分比例ddPCR检测方法,并进行了线性范围、重复性、准确度、中间精密度、耐用性和适用性等方法学验证。结果 mRNA浓度在1~150 pg·mL^(-1)内时线性良好;重复性变异系数(coefficient of variation,CV)<10%;准确度回收率84%~114%,CV<10%;中间精密度和耐用性CV均<5%;并且4种不同二价新型冠状病毒mRNA疫苗组份比例检测结果CV均≤5%。结论 建立的多价新型冠状病毒变异株mRNA疫苗组分比例ddPCR检测方法灵敏度高,稳定性好,特异性强,适用于多价新型冠状病毒mRNA疫苗进行组分比例和含量检测。

柑橘黄龙病菌亚洲种微滴数字PCR检测方法的建立

柑橘黄龙病是世界柑橘产业的毁灭性病害,带病苗木、带菌接穗和田间病株是病害的初侵染源,建立一套病原菌超灵敏检测方法对柑橘黄龙病的早期预警及防控具有重要意义。根据柑橘黄龙病亚洲种16S rDNA基因序列设计特异引物,建立基于微滴数字PCR技术的检测方法,并评价该方法的灵敏度和检测准确性。结果表明,研究建立的柑橘黄龙病亚洲种微滴数字PCR检测方法特异性强、灵敏度高,其检测灵敏度是荧光定量PCR的10倍。建立的微滴数字PCR检测技术为柑橘种质资源的早期黄龙病检测提供了一种新方法。

产气荚膜梭菌α-毒素基因数字PCR方法的建立及其在标准物质研制方面的应用

产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)是一种重要的人兽共患病原菌,α-毒素是其分子生物学检测的主要靶标。试验选取Clper引物及探针建立微滴式数字PCR(droplet digtial PCR,ddPCR)方法,最佳引物浓度0.85μmol/L,探针浓度为0.3μmol/L,退火温度为60℃。利用建立的ddPCR方法检测单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌、大肠杆菌、肠球菌、金黄色葡萄球菌、弯曲杆菌的DNA,结果均为阴性,表明该方法具有较好的特异性。合成产气荚膜梭菌α-毒素基因,制成DNA标准品,选取3个稀释梯度的标准品进行重复试验,组内和组间变异系数均小于5%,证明该方法具有较好的重复性。采用7个稀释梯度的标准品进行重复检测,计算出该方法的检测限为12.39 copies/μL,定量限为33.97 copies/μL。通过对68份临床样品进行检测,证实该方法可用于临床,且用于检测质粒DNA时无明显的基质效应。应用ddPCR方法对标准品进行均匀性和稳定性检验,并联合9家实验室进行定值,最终获得了国家市场监督管理总局颁发的标准物质证书(GBW(E)091237)。α-毒素基因ddPCR方法的建立和DNA标准物的研制,为产气荚膜梭菌分子生物学检测试剂的标准化奠定了基础。

一种基于Filter Faster R-CNN的数字PCR液滴检测技术

目的研究液滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)液滴检测技术,去除图像中灰尘、气泡、芯片表面的划痕以及微小凹陷等因素产生的异常点对结果的影响,实现高通量、稳定和准确的ddPCR液滴的自动检测。方法提出Filter Faster R-CNN ddPCR液滴检测模型。使用Faster R-CNN生成液滴预测框,之后使用异常点过滤模块(Filter)去除阳性液滴预测框中的异常点。以诺如病毒片段的质粒为模板进行ddPCR实验,建立一个ddPCR数据集,用于模型的训练(2462例,约占78.56%)和测试(672例,约占21.44%)。对异常点过滤模块的3个过滤支路在验证集上进行消融实验,通过与其他ddPCR液滴检测模型进行比较的对比实验以及进行ddPCR的绝对定量实验。结果在少尘和多尘的环境中,Filter Faster R-CNN阳性液滴准确率为98.23%和88.35%,综合指标F1分数分别达到了99.15%和99.14%,高于其他相比较的模型。独立样本T检验的结果证明,相比未添加过滤模块的网络,添加过滤模块后能够显著提示模型在多尘环境中的阳性准确率。在ddPCR绝对定量实验中,将商业化流式检测设备的结果作为标准浓度,绘制了回归线。结果显示,回归线斜率为1.0005,截距为-0.025,决定系数达到了0.9997,二者结果高度一致。结论本文提出了一种基于Filter Faster R-CNN的ddPCR液滴检测技术,为在多种环境条件下的ddPCR实验提供了鲁棒的液滴检测方法。

土壤固碳微生物的绝对定量检测实验设计

为了定量检测土壤中的固碳微生物,设计以功能基因cbbL为靶标的固碳微生物微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)检测方法。选择合适的引物探针,从退火温度、探针浓度以及引物浓度进行反应条件的优化,分析ddPCR检测方法的线性范围、敏感性、重复性和特异性。结果显示,当退火温度为55.8℃、探针与引物浓度分别为350、750 nmol/L时,建立的cbbL-ddPCR扩增反应效率最高,阴阳性微滴分布界限最明显,平均拷贝数较高;检测的线性范围为2.3×10^(0)~2.3×10^(5)copies/μL-DNA,曲线方程y=0.1077x-95.562,相关系数R^(2)为0.9997,检出限为0.5 copy/μL-DNA,21个重复的变异系数仅为3.92%,与其他4种非固碳微生物DNA未发生交叉反应。所建立的cbbL-ddPCR方法可用于土壤微生物固碳潜能测定。

微滴式数字PCR定量检测包装饮用水中铜绿假单胞菌

建立一种微滴式数字聚合酶链式反应(Droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)定量检测包装饮用水中铜绿假单胞菌的技术。根据铜绿假单胞菌外毒素A(ETA)基因序列合成特异性引物和探针,通过多种菌株扩增验证方法特异性,通过人工添加铜绿假单胞菌验证方法检出限。结果表明,建立的包装饮用水中铜绿假单胞菌ddPCR定量检测方法特异性强,检出限为10 CFU/mL,灵敏度高,适用性好。该方法可以满足包装饮用水中铜绿假单胞菌定量检测需求。

血小板HPA-3,HPA-15基因分型微滴式数字PCR检测体系的构建

目的建立血小板HPA-3,HPA-15基因分型的微滴式数字PCR(ddPCR)高灵敏检测方法,并初步探索应用于孕妇外周血胎儿游离DNA HPA抗原相容性检测的可行性。方法针对HPA-3,HPA-15的SNP突变位点,设计特异性引物及MGB探针,优化ddPCR退火温度及引物浓度等扩增条件,建立最佳反应体系,明确检验程序。对该检测方法进行方法学性能评估包括特异性、灵敏度、重复性和稳定性。利用ddPCR技术对2022年6月至2023年6月67例临床血液标本进行检测,将等位基因分型结果与基因测序结果比较,并对52例母体外周血胎儿游离DNA HPA抗原进行检测。结果检测血小板HPA-3,HPA-15的ddPCR方法,引物及探针特异性良好,HPA-3,HPA-15的最佳退火温度分别为:61.6℃,60.2℃;体系最佳引物浓度分别为:900 nM,700 nM;探针终浓度均为250 nM。拷贝数定量检测范围为:2~20000 copies,检测下限为0.1 copies/μL且线性良好。在低拷贝数标本中,HPA-3及HPA-15实际检测值的批内及批间变异系数(CV)均<5%。对67份人血液标本DNA的HPA-3,HPA-15基因型检测,结果与基因测序结果完全一致。应用于胎母血小板HPA-3,HPA-15基因型检测结果符合预期。结论本研究构建的HPA-3,HPA-15 ddPCR检测体系准确性高,重复性及稳定性较好,灵敏度高,可应用于临床血小板HPA-3,HPA-15基因型供者库的建立、基因配型及胎母血小板相容性检测等。

TP53-R273H/R273C基因突变数字PCR检测方法研究

TP53基因是肿瘤的抑制基因,也是癌症中常用的靶向检测基因。R273H和R273C是TP53基因检测中常见的热点突变。为了建立这2个突变的微滴式数字聚合酶链式反应(ddPCR)检测方法,针对突变位点分别设计了2套ddPCR方法,验证了探针的特异性,并对退火温度和引物探针浓度进行了优化。结果显示,所建立的方法具有良好的特异性和重复性,ddPCR法与重量法之间的相关系数为0.9997和0.9996。R273H和R273C的检出限均为0.02%,定量限均为0.05%。这2套方法可用于准确检测TP53-R273H和TP53-R273C基因突变,为临床应用提供支持。

鸡传染性喉气管炎病毒微滴式数字PCR定量检测方法的建立

旨在建立检测鸡传染性喉气管炎病毒(infectious laryngotracheitis virus, ILTV)绝对定量方法。根据已发表的鸡ILTV的TK基因序列,针对其保守区域分别设计1对特异引物和1条探针,建立检测鸡ILTV的微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)方法,并评价其特异性、敏感性和重复性。结果显示,建立方法的最佳引物浓度为20μmol/μL,最佳探针浓度为10μmol/μL,最佳退火温度为56℃。特异性检测结果显示,建立的方法只检出ILTV,没有检出其他病原株。敏感性检测结果显示,采用建立的方法定量检出ILTV重组质粒标准品的最低限为4.6拷贝/μL。对3个连续稀释的pMD18-ILTV重组质粒DNA进行检测,3次重复检测结果的变异系数均小于5%。对83份病鸡喉拭子、肺及脾组织样品进行检测,采用建立的ddPCR检出ILTV阳性样品10份,荧光定量PCR检出ILTV阳性样品9份,ddPCR的阳性检出率(12.05%)高于荧光定量PCR的阳性检出率(10.84%)。结果表明,建立的ddPCR方法定量检测ILTV特异性强、敏感性高、重复性好,为绝对定量检测ILTV提供更好的技术支撑。

微滴式数字PCR技术在动物疫病检测中的应用研究进展

数字PCR(dPCR)技术是最近发展起来的第三代PCR技术,其中微滴式数字PCR(ddPCR)技术具有敏感性高、耐受性强,准确性和重复性好,可实现不依赖标准曲线即可对样本目标核酸进行绝对定量的优点,得到研究者的广泛关注。ddPCR技术凭借诸多优势,近年来在动物疫病病原检测领域得到了飞速发展,已被成功应用于病毒、细菌、寄生虫以及支原体、衣原体等多种病原的检测,尤其为低丰度病原调查、实验室检测和病原分型鉴定提供了强有力的技术支撑。本文综述了ddPCR技术的基本原理及其在动物疫病诊断中的应用和发展前景,以期为ddPCR技术在兽医实验室动物疫病诊断方面的推广提供参考。

ddPCR与ARMS-PCR检测NSCLC患者EGFR基因T790M突变的比较研究

目的:通过对比微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)和突变扩增阻滞系统PCR(amplification refractory mutation system PCR,ARMS-PCR)检测非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)基因T790M突变的检测效能,综合分析两种检测方法的优势及适用范围。方法:回顾性收集115例NSCLC患者的标本,同时使用ddPCR和ARMS-PCR两种方法检测EGFR基因T790M突变状态,比较两种方法的检测结果,并分析不同样本类型对ddPCR检测结果的影响。结果:ddPCR检测T790M阳性率为65.2%,ARMS-PCR阳性率为27.8%,ddPCR检测敏感性显著高于ARMS-PCR(P<0.05),两种方法检测一致率为62.6%。ddPCR+ARMS-样本的T790M平均阳性微滴数和平均突变丰度(11,0.35%)均显著低于ddPCR+ARMS+样本(632.3,17.7%)。ddPCR检测基因组DNA和外周血游离DNA阳性率分别为55.9%和78.7%,不同样本类型T790M突变阳性微滴数和突变丰度无显著差别。结论:ddPCR和ARMS-PCR均可用于NSCLC患者EGFR基因T790M突变检测,二者具有良好的一致性,ddPCR具有更高的灵敏性,在检测突变丰度较低的样本方面具有优势。