以往的qPCR檢測多為單重檢測,隨著檢測技術的發展,多重qPCR因能顯著提升效率(省時省力)而于臨床檢測中越發受到關注。然而,多重qPCR實驗也會面臨一些技術挑戰,其中之一便是“漏光”現象——即熒光通道間的交叉干擾。了解并克服它是獲取可靠結果的關鍵。
一、問題的發現:并非擴增的“擴增曲線”
在一次實驗中(算法:相對熒光值法-log),我們進行了三重體系的擴增檢測。奇特的是,雖然只在體系中加入了FAM通道的模板,HEX通道卻也出現了明顯的擴增曲線。這顯然不符合預期。檢查原始曲線后確認,HEX通道實際上并無真實的擴增信號。
擴增曲線圖(相對熒光值法-log):
原始曲線圖:
二、問題的來源:算法與物理特性的雙重影響
經過分析與多方咨詢,問題主要來自于兩方面:
1.算法影響:擴增曲線算法選擇了“相對熒光值法-log”,此算法的優點在于能更清晰地顯示出微弱的擴增信號(尤其適用于多重實驗中信號強度變化差異大的情況,此時若是選擇與原始曲線差異不大的絕Abs olute對 Quantification熒光值法便可能會誤導結果判讀)。
擴增曲線-絕Abs olute 對Quantification熒光值法:
可以看到絕Abs olute對 Quantification熒光值法下的擴增曲線HEX很平坦,但仍與閾值線有交叉。
2.物理特性:熒光染料的發射光譜并非特點典型的單峰,而是具有一定寬度的“波包”。這導致相鄰通道(如FAM & HEX/VIC, CY5 & ROX)間存在一定程度的光譜重疊,從而產生信號干擾(通常低于1%,但也存在儀器間差異,建議定期校準儀器)。
下面用這次實驗中的FAM和HEX通道的原始曲線熒光強度做個展示。
FAM通道原始曲線13循環處熒光:
FAM通道原始曲線35循環處熒光:
HEX通道原始曲線13循環處熒光:
HEX通道原始曲線35循環處熒光:
本次實驗中HEX受到FAM“漏光”的程度:(46.69-20.62)/(4635.65-2580.53)=0.0127。
三、問題的優化策略
熒光光譜重疊是物理本質,雖難以消除,但可通過策略盡可能減少干擾影響:
1.結合實驗設計忽略無模板通道:
在已知特定通道無目標模板的多重檢測(如同系列實驗或固定試劑盒方案)中,明確忽略該通道結果即可。
2.原始曲線輔助判讀是關鍵:
無論算法如何處理,原始曲線代表了儀器探測到的原始熒光信號。當擴增曲線形態異常(如本例或基線設置不當導致時),回歸原始曲線是判斷真偽擴增的關鍵。
3.儀器定期校準:
按照儀器制造商的要求進行定期校準,好的設備是保障實驗正常開展的基礎。
4.巧妙避免算法影響:
相對熒光值算法利用了除法放大信號變化,這樣一來若是本底信號本身夠強(比如預載相應探針),便能有效覆蓋交叉干擾帶來的本底變化,使得在相對熒光值法下,該通道也能保持明顯的非擴增狀態。
下面是來自上海翼和SPF級大小鼠國標病原體檢測系列試劑盒的“國標必檢病毒聯檢”項目的陽性對照PC3,該陽性對照無ROX通道模板,但由于聯檢試劑盒ROX通道有對應探針,本底信號覆蓋了干擾。
翼和國標必檢病毒聯檢PC3擴增曲線(相對熒光值法-log):
翼和國標必檢病毒聯檢PC3原始曲線:
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