【Experimental Techniques Series- Gene Copy Number Detection- qPCR & dPCR】

Date: 2026-4-24

      在臨床診斷與基礎研究中,基因拷貝數尤為重要,可以藉此釐清基因上下游調控機制、辨別癌症基因位點以及監測環境品質等等。即時定量聚合酶連鎖反應 (Quantitative Real-time PCR, qPCR) 與 數位 PCR (Digital PCR, dPCR) 是最常被使用的兩大檢測技術。

 

enlightened 即時定量聚合酶連鎖反應 (qPCR): qPCR 是目前最普及的基因檢測技術,其原理是透過偵測螢光訊號來推算起始模板的濃度。

  1. 先建立標的基因的濃度與基因Ct值標準曲線:

以已知濃度帶有標的基因的plasmid進行序列稀釋 (通常是 10 倍稀釋,做 5-7 個點),上機後得到Ct值與其已知濃度的對數 (Log) 建立的線性回歸方程曲線。

  1. 建立公認已知基因拷貝數的參考基因 (Reference gene/Housekeeping gene)的gDNA濃度與Ct值標準曲線。

  2. 將測定樣本標的基因的Ct值先帶入線性回歸方程曲線取得標的基因的濃度,再將Ct值除以對應相同濃度參考基因的Ct值,取得校正係數 (Correction coefficient)。

  3. 將取得的標的基因濃度依質體分子量與莫耳數回推標的基因分子數並乘上校正係數得到絕對基因拷貝數。

    

  • 優點:成本低廉、通量高、儀器普及、操作時間短。

  • 缺點:相對定量:必須依賴標準品或內參基因容易有誤差且解析度有限。


 enlightened 數位 PCR (Digital PCR, dPCR): dPCR是近年來的高端定量技術,它將傳統 PCR 反應系統分割成數以萬計的獨立微小反應單元,利用微流體技術將檢體隨機分配到數萬個獨立空間中,每個分區進行 PCR 擴增。擴增結束後,儀器會掃描每個分區的螢光訊號。有訊號代表該單元至少含有一個目標分子,無訊號代表該單元不含目標分子。由於某些分區最初可能包含多個分子,為了修正這個重疊誤差,系統會透過泊松分佈公式計算出初始樣本的精確濃度。

C= -ln(1-p)/V

其中 C為濃度,p為陽性分區比例,V為每個分區的體積。

  • 優點:

    • 絕對定量:不需標準曲線,直接得出分子個數,準確度高。

    • 極高解析度

    • 抗干擾性:對 PCR 抑制物的耐受度較高。

  • 缺點:儀器與耗材成本較高、操作步驟相對較多。

     

       在選擇檢測方法時,若目標是進行初步的基因篩選或預算有限,qPCR 是首選;若目標是臨床精確診斷、偵測極細微的拷貝數變化或是次世代定序檢體庫的定量等,Digital PCR 展現出無可取代的精準優勢。

 

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