Details

Autor(en) / Beteiligte

• Basu, Amar S.

Titel

Digital Assays Part I: Partitioning Statistics and Digital PCR

Ist Teil von

• SLAS Technology, 2017-08, Vol.22 (4), p.369-386

Ort / Verlag

Los Angeles, CA: Elsevier Inc

Erscheinungsjahr

2017

Quelle

Elektronische Zeitschriftenbibliothek

Beschreibungen/Notizen

• A digital assay is one in which the sample is partitioned into many small containers such that each partition contains a discrete number of biological entities (0, 1, 2, 3, …). A powerful technique in the biologist’s toolkit, digital assays bring a new level of precision in quantifying nucleic acids, measuring proteins and their enzymatic activity, and probing single-cell genotypes and phenotypes. Part I of this review begins with the benefits and Poisson statistics of partitioning, including sources of error. The remainder focuses on digital PCR (dPCR) for quantification of nucleic acids. We discuss five commercial instruments that partition samples into physically isolated chambers (cdPCR) or droplet emulsions (ddPCR). We compare the strengths of dPCR (absolute quantitation, precision, and ability to detect rare or mutant targets) with those of its predecessor, quantitative real-time PCR (dynamic range, larger sample volumes, and throughput). Lastly, we describe several promising applications of dPCR, including copy number variation, quantitation of circulating tumor DNA and viral load, RNA/miRNA quantitation with reverse transcription dPCR, and library preparation for next-generation sequencing. This review is intended to give a broad perspective to scientists interested in adopting digital assays into their workflows. Part II focuses on digital protein and cell assays. デジタルアッセイとはサンプルを多数の微細なコンテナに分配し、各パーティションに個々の数（0、1、2、3…）の生物学的実体が含まれるようにする方法である。生物学者用ツールキットの有力な手段であるデジタルアッセイは、核酸の定量、種々のタンパク質とそれらの酵素活性の測定、および単細胞由来の遺伝子型と表現型の探索の精度を新たなレベルに引き上げる。本レビューのパート1では始めに、パーティショニングのベネフィットおよびエラーの発生源を含めたPoisson分布の統計処理について述べる。次に核酸を定量するデジタルPCR（dPCR）に注目する。サンプルを物理的に隔離されたチャンバー（cdPCR）またはエマルジョン化したドロップレット（ddPCR）内に分配する5種類の市販ツールについて述べる。dPCRの長所（絶対定量、高精度、希少ターゲットまたは変異ターゲットの検出力）を、従来のPCR、すなわちリアルタイム定量PCRの長所（ダイナミックレンジ、多サンプル量、およびハイスループット）と比較する。最後に、将来有望ないくつかのdPCRの応用について述べる、例えば、コピー数多型の解析、循環腫瘍DNAおよびウイルス負荷の定量、逆転写反応dPCRによるRNA/miRNAの定量、および次世代シーケンシングのためのライブラリの作成などである。本レビューの目的は、デジタルアッセイを自身のワークフローに採用することに関心のある科学者に、幅広い展望を示すことである。パート2ではタンパク質と細胞のデジタルアッセイに注目する。 数字测定表示将样本分别装入众多小容器中，以便每个分区包含不同数量的生物实体（0、1、2、3……）。作为生物学家工具包中一项功能出色的技术，数字测定可以全面提升核酸定量、蛋白质及其酶活性测量以及单细胞基因型和显性检测的精度。本文第一部分将介绍分区的优势和泊松统计，包括误差源。第二部分将关注用于定量核酸的数字PCR（dPCR）。我们将讨论5种用于将样本分割为物理隔离室（cdPCR）或滴乳液（ddPCR）的仪器，并就dPCR（绝对定量、精度、能够探测罕见或突变目标）与之前采用的实时定量PCR（动态范围、更大的采样量和更高的效率）的优劣进行比较。最后，我们将介绍dPCR的数种潜在应用，包括拷贝数变异、定量循环肿瘤DNA和病毒量、应用逆转录dPCR的RNA/miRNA定量以及制备库以用于新一代排序。本文旨在为有意引入数字测定的科学家提供全面的介绍。第二部分关注数字蛋白质和细胞测定。 数字测定表示将样本分别装入众多小容器中，以便每个分区包含不同数量的生物实体（0、1、2、3……）。作为生物学家工具包中一项功能出色的技术，数字测定可以全面提升核酸定量、蛋白质及其酶活性测量以及单细胞基因型和显性检测的精度。本文第一部分将介绍分区的优势和泊松统计，包括误差源。第二部分将关注用于定量核酸的数字PCR（dPCR）。我们将讨论5种用于将样本分割为物理隔离室（cdPCR）或滴乳液（ddPCR）的仪器，并就dPCR（绝对定量、精度、能够探测罕见或突变目标）与之前采用的实时定量PCR（动态范围、更大的采样量和更高的效率）的优劣进行比较。最后，我们将介绍dPCR的数种潜在应用，包括拷贝数变异、定量循环肿瘤DNA和病毒量、应用逆转录dPCR的RNA/miRNA定量以及制备库以用于新一代排序。本文旨在为有意引入数字测定的科学家提供全面的介绍。第二部分关注数字蛋白质和细胞测定。