[发明专利]为数字PCR实验设计者所用的方法和系统

说明书

背景技术

数字PCR(dPCR)是一种用以提供核酸样本的绝对定量、用以检测和定量稀有目标的浓度并且用以测量核酸浓度中的较低倍数变化的分析技术。

在dPCR中，含有相对少量的目标多核苷酸或核苷酸序列的溶液可以被细分成大量的小测试样本，使得每一样本一般或者含有目标核苷酸序列的一或多个分子或者不含有任何目标核苷酸序列。当样本随后在PCR协议、程序或实验中经过热循环时，含有目标核苷酸序列的样本被扩增并产生阳性检测信号，而不含有目标核苷酸序列的样本未被扩增且不产生检测信号。

可能，dPCR系统可以具有能够精确测量基因定量的非常高的精度。对于未知样本所面临的挑战在于在系统所支持的动态范围内的稀释度下进行实验。

通常，增加复制的数目提高了dPCR结果的准确性和再现性。动态范围取决于可用反应容器的总数目以及您的应用必需的测量精度。

发明内容

在一个示例性实施例中，提供一种用于设计数字PCR(dPCR)实验的计算机实施的方法。所述方法包含从用户处接收优化类型的选择。优化类型可以是例如将动态范围增至最大、将包含用于实验所需的反应部位的衬底的数目减到最小、确定稀释因子或确定检测的下限。所述方法进一步包含从用户处接收用于实验的精度测量，以及用于实验的反应部位中目标的最小浓度。所述方法还包含基于优化类型确定用于实验的一组dPCR实验设计因素。随后向用户显示所述dPCR实验设计因素组。

附图说明

图1A和图1B图示图表，其示出根据本发明教示的各种实施例的动态范围、测量精度以及检测下限和上限的关系。

图2图示曲线,其示出根据本文所描述的各种实施例的检测下限(LLOD)和检测上限(ULOD)与包含反应部位的衬底的数目的关系。

图3图示曲线，其示出根据本文所描述的各种实施例的用于dPCR实验的理想浓度范围。

图4图示曲线，其示出根据本文所描述的各种实施例精度如何随着大量的反应而提高。

图5图示根据本文所描述的各种实施例的总研究体积对检测最下限的影响。

图6图示根据本文所描述的各种实施例的精度与假调用的关系。

图7图示等高线，其示出根据本文所描述的各种实施例在非零假阳性和假阴性的影响下用于理想精度的所需载入。

图8图示等高线，其示出根据本文所描述的各种实施例在假阳性和假阴性调用影响下的检测下限。

图9图示等高线，其示出根据本文所描述的各种实施例用以补偿阳性/阴性反应损失所需的载入浓度。

图10图示等高线，其示出根据本文所描述的各种实施例在反应丢弃影响下的检测下限。

图11图示图表，其示出根据本文所描述的各种实施例在较高浓度下分区大小中的体积变化如何降低测量能力。

图12图示图表，其示出根据本文所描述的各种实施例用以补偿分区大小变化的用于最佳精度的阴性百分比内的目标载入。

图13图示根据本文所描述的实施例的具有分区的多个稀释的实例。

图14图示根据本文所描述的各种实施例稀释对dPCR系统中的目标检测的影响。

图15图示曲线，其示出根据本文所描述的各种实施例，对于单个衬底，稀释对检测下限以及动态范围的影响。

图16A和16B图示根据本文所描述的各种实施例当使用多个稀释的组合时对用于连续检测的稀释因子的约束。

图17图示根据本文所描述的各种实施例动态范围通过稀释而增加。

图18A、18B和18C图示根据本文所描述的各种实施例在稀释点的数目与动态范围的增加之间的折衷。

图19图示本文所描述的各种实施例可以实施的示例性计算系统。

图20A和图20B图示根据本文所描述的各种实施例通过dPCR实验设计者实施的各种数字PCR方法的流程图。

图21A、图21B、图21C、图21D图示使用根据本文所描述的各种实施例的dPCR实验设计者的基因表达工作流的方法。

图22A、图22B、图22C和图22D图示根据本文所描述的各种实施例使用dPCR实验设计者在稀有突变检测工作流内的方法。

图23A和图23B图示根据本文所描述的各种实施例的dPCR实验设计者的定量结果。

图24图示根据本文所描述的各种实施例相对于背景信号的稀有目标检测。

具体实施方式

用于最大灵敏度、动态范围以及测量精度的数字PCR建模