數(shù)字PCR技術(shù)革新：ddPCR系統(tǒng)在稀有突變檢測與液體活檢中的應(yīng)用突破

內(nèi)容簡介：
本文深入探討了Bio-Rad的QX200™ Droplet Digital™ PCR (ddPCR) 系統(tǒng)的工作原理及其在腫瘤學(xué)液體活檢領(lǐng)域的革命性應(yīng)用。文章詳細(xì)分析了ddPCR技術(shù)相較于傳統(tǒng)qPCR在絕對定量、靈敏度和精確度方面的優(yōu)勢，特別是在超低豐度稀有突變檢測（如EGFR T790M、KRAS G12D）中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。通過解析具體實驗案例和數(shù)據(jù)，闡述了ddPCR如何實現(xiàn)無標(biāo)準(zhǔn)曲線的絕對分子計數(shù)，克服抑制物影響，并最終推動癌癥早期診斷、微小殘留病（MRD）監(jiān)測和個體化用藥指導(dǎo)的臨床研究進(jìn)程。

正文：

在精準(zhǔn)醫(yī)療的時代浪潮中，液體活檢作為一種非侵入性的疾病診斷與監(jiān)測工具，正迅速改變著腫瘤學(xué)的臨床實踐與研究范式。其核心在于對循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）進(jìn)行高靈敏度和高特異性的基因分析。然而，ctDNA在血液中含量極低，且常被大量野生型背景DNA所淹沒，這對檢測技術(shù)的靈敏度、特異性和定量準(zhǔn)確性提出了近乎苛刻的要求。在這一背景下，Bio-Rad的QX200™ Droplet Digital™ PCR (ddPCR) 系統(tǒng)憑借其數(shù)字化檢測原理，已成為該領(lǐng)域強(qiáng)大工具。

數(shù)字PCR（dPCR）的基本原理是將一個傳統(tǒng)的PCR反應(yīng)體系分割成成千上萬個獨(dú)立的微反應(yīng)單元，每個單元包含零個、一個或多個目標(biāo)分子。經(jīng)過PCR擴(kuò)增后，對每個微單元進(jìn)行終點(diǎn)檢測，有熒光信號的判讀為“陽性"，沒有的判讀為“陰性"。隨后通過泊松分布統(tǒng)計原理，計算出原始樣品中目標(biāo)分子的絕對拷貝數(shù)，無需依賴標(biāo)準(zhǔn)曲線。Bio-Rad的ddPCR技術(shù)正是dPCR的一種實現(xiàn)形式，其通過微滴生成器將樣品分割成大約20,000個均勻的納升油包水微滴，實現(xiàn)了分割數(shù)，從而保證了定量的精確度和靈敏度。

在稀有突變檢測中，ddPCR的技術(shù)優(yōu)勢尤為凸顯。以檢測頻率低于0.1%的EGFR T790M耐藥突變?yōu)槔鹘y(tǒng)qPCR方法往往受限于其動態(tài)范圍和抑制物的干擾，難以在大量野生型DNA背景中可靠地識別出極低豐度的突變信號，結(jié)果易出現(xiàn)假陰性或定量不準(zhǔn)。而ddPCR技術(shù)通過“數(shù)字化"分割，將野生型和突變型DNA分子隨機(jī)分配至不同的微滴中。在后續(xù)的PCR擴(kuò)增中，含有突變型DNA的微滴會產(chǎn)生不同于野生型的熒光信號。由于每個微滴都是一個獨(dú)立的反應(yīng)器，野生型DNA的擴(kuò)增不會競爭或抑制突變型信號的產(chǎn)生。最終，通過統(tǒng)計VIC（野生型）和FAM（突變型）雙陽性微滴的數(shù)量，即可精確計算出突變等位基因頻率（MAF），其檢測下限（LOD）可輕松達(dá)到0.001% - 0.01%級別。

除了靈敏度，ddPCR還具備絕對定量的能力。這對于ctDNA的動態(tài)監(jiān)測至關(guān)重要，例如在評估腫瘤治療響應(yīng)或監(jiān)測微小殘留病（MRD）時，研究人員需要準(zhǔn)確知道不同時間點(diǎn)血液中特定突變DNA的絕對濃度變化。qPCR的相對定量需要內(nèi)參基因和標(biāo)準(zhǔn)曲線，引入較多變量和誤差。而ddPCR直接報告拷貝數(shù)/微升，結(jié)果更加直觀、可靠，批次間重復(fù)性也更高。

此外，ddPCR系統(tǒng)對PCR抑制物具有更高的耐受性。在復(fù)雜的血液樣本中，肝素、血紅蛋白等物質(zhì)是已知的PCR強(qiáng)抑制劑。在qPCR中，這些抑制劑會影響擴(kuò)增效率，導(dǎo)致Ct值延遲，定量結(jié)果失真。而在ddPCR中，抑制劑分子同樣被隨機(jī)分配到微滴中，僅會影響部分微滴的擴(kuò)增效率，而大部分未受影響的微滴仍能給出清晰的陽性信號，通過泊松校正后，最終定量結(jié)果受抑制物的影響遠(yuǎn)小于qPCR。

在實際科研應(yīng)用中，從樣本DNA提取、微滴生成、PCR擴(kuò)增到微滴讀取，QX200™系統(tǒng)提供了完整的、經(jīng)過優(yōu)化的解決方案。其配套的ddPCR™突變檢測試劑盒針對熱門靶點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)優(yōu)化，進(jìn)一步簡化了實驗流程，提高了結(jié)果的可靠性。正是這些技術(shù)特點(diǎn)，使得ddPCR成為驗證下一代測序（NGS）發(fā)現(xiàn)的低頻突變、開發(fā)伴隨診斷試劑盒以及進(jìn)行超早期癌癥篩查研究的金標(biāo)準(zhǔn)方法。

值得一提的是，如此前沿的科學(xué)研究離不開穩(wěn)定、高效的供應(yīng)鏈支持。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點(diǎn)。易匯生物的產(chǎn)品運(yùn)營團(tuán)隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。這對于依賴特定試劑開展關(guān)鍵ddPCR實驗的課題組而言，無疑是項目順利推進(jìn)的重要保障。

綜上所述，Bio-Rad的ddPCR技術(shù)通過其數(shù)字化、絕對定量的核心優(yōu)勢，為液體活檢和稀有突變檢測提供了分辨能力，正在持續(xù)推動腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療向更早期、更動態(tài)、更精準(zhǔn)的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞： Droplet Digital™ PCR (ddPCR)，循環(huán)腫瘤DNA (ctDNA)，稀有突變檢測，絕對定量，液體活檢