في موجة من الكشف عن البيولوجيا الجزيئية ، فلوري الكمية PCR للكشف عن حساسية عالية ، عالية الدقة والدقة في الكمية من المزايا الأساسية ، مثل البحوث العلمية والتجريبية ، والتشخيص السريري ، ورصد سلامة الأغذية وغيرها من المجالات لا غنى عنها أو عدم وجود المعدات الأساسية . من الكشف عن الحمض النووي الفيروسي في فترة جديدة من مرض التاج ، التشخيص المبكر للأمراض الوراثية ، وتتبع المحاصيل والأمراض والآفات الحشرية ، فإنه يمكن التقاط التغيرات الدقيقة في جزيئات الحمض النووي ، وتوفير بيانات موثوق بها لدعم مختلف المهام . هذه المادة سوف يأخذك إلى فهم عميق من مضان الكمية PCR للكشف عن مبدأ العمل ، والمكونات الأساسية ، وتطبيق المشهد واتجاه التنمية التقنية .

　المبدأ الأساسي من الكمية PCR للكشف عن مضان

من أجل فهم منطق الكمية PCR للكشف عن مضان ، فمن الضروري أن ننظر إلى الوراء على أساس التقليدية PCR التكنولوجيا . بكر ( تفاعل البوليميراز المتسلسل ) التكنولوجيا الأساسية هي من خلال درجة حرارة عالية لمسخ ، وانخفاض درجة الحرارة الصلب ، درجة الحرارة المتوسطة تمديد دورة عملية استهداف الحمض النووي شظايا أضعافا مضاعفة ، وبالتالي تحقيق كمية كبيرة من الحمض النووي النسخ المتماثل . ومع ذلك ، بكر التقليدية لا يمكن إلا أن الكشف عن نقطة النهاية من التضخيم ، ولكن لا يمكن تحديد تركيز القالب الأولي بدقة .

مضان الكمية PCR ( PCR الوقت الحقيقي ) التكنولوجيا على أساس التقليدية PCR ، وإدخال إشارة الفلورسنت وحدة الكشف ، وتحقيق " عملية التضخيم والكشف عن إشارة التزامن " . المبدأ الأساسي هو أن إضافة مجموعة الفلورسنت في تفاعل البلمرة المتسلسل ( PCR ) النظام ، والتي سوف تنتج إشارة مضان المقابلة مع زيادة الهدف الحمض النووي شظايا . من خلال رصد كثافة إشارة مضان في كل دورة في الوقت الحقيقي ، مضان الكمية PCR للكشف عن منحنى كثافة مضان مع عدد من الدورات . عندما كثافة إشارة الفلورسنت تصل إلى عتبة محددة سلفا ، المقابلة عدد دورات تسمى CT ( دوري العتبة ) . لأن قيمة الاشعة عكسياً مع تركيز الحمض النووي الأولي قالب - قالب الأولية تركيز أعلى ، وأقل عدد من الدورات المطلوبة للوصول إلى عتبة ، وبالتالي فإن تركيز الحمض النووي الأولي الهدف يمكن حسابها بدقة من خلال تحويل منحنى القياسية .

على أساس آلية توليد الإشارات الفلورية ، مضان الكمية PCR ( fq-pcr ) يمكن تقسيمها إلى نوعين : واحد هو صبغ الأسلوب ، على سبيل المثال ، سيبر الأخضر الأول . نوع آخر من يدقق في الأسلوب ، على سبيل المثال ، تاكمان يدقق ، يدقق في تسلسل الهدف فقط محددة ملزمة ، فقط عندما يتم تضخيمه من خلال عملية البلمرة تدهور مسبار الفلورسنت يمكن أن الإفراج عن إشارة ، خصوصية عالية ، ومناسبة للكشف عن أهداف متعددة في وقت واحد .

　　العنصر الأساسي من الكمية PCR للكشف عن مضان

مضان الكمية PCR ( fq-pcr ) كاشف هو جهاز دقيق يجمع بين البصريات ، الديناميكا الحرارية ، والالكترونيات والبرمجيات الخوارزميات . وتشمل الوحدات الرئيسية التالية :

1 . وحدة التحكم في درجة الحرارة : PCR التضخيم " درجة الحرارة ستيوارد "

التحكم في درجة الحرارة وحدة أساسية لضمان سلاسة تفاعل البلمرة المتسلسل ( PCR ) ، الذي يحتاج إلى تحقيق دورة التحكم في درجة الحرارة " التشويه والتحريف ( 95 ℃ ) ، يصلب ( 55-65 ℃ ) ، وتمتد ( 72 ℃ ) . في الوقت الحاضر ، التحكم في درجة الحرارة التكنولوجيا الرئيسية هي أشباه الموصلات التحكم في درجة الحرارة ، مع دقة عالية استشعار درجة الحرارة و الخوارزمية ، يمكن تحقيق سرعة ارتفاع درجة الحرارة والتبريد ( معدل ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن تصل إلى 4-6 ℃ / ثانية ) ، وفي الوقت نفسه ضمان درجة الحرارة التوحيد بين الثقوب ( خطأ ≤ 0.5 ℃ ) ، وتجنب الفرق في درجة الحرارة الناجمة عن التوسع في الكفاءة . وبالإضافة إلى ذلك ، بعض المعدات أيضا التدرج في درجة الحرارة وظيفة التحكم ، يمكن تعيين عدد وافر من الصلب التدرج في درجة الحرارة في وقت واحد ، مما يجعل من السهل على المستخدم لتحسين حالة رد الفعل بسرعة .

2 . البصرية وحدة الكشف : إشارة الفلورسنت " الماسك "

وحدة الكشف البصري هو المسؤول عن جمع الإشارات الفلورية في الوقت الحقيقي الاسترداد . أدائها مباشرة يحدد حساسية وخصوصية الكشف . وحدة تتألف أساسا من الإثارة مصدر الضوء ، فلتر ، كاشف . الإثارة مصدر الضوء هو عادة مصباح هالوجين التنغستن ، الصمام مصباح أو ليزر ، الصمام مصباح يستخدم على نطاق واسع بسبب الخدمة الطويلة في الحياة ، وانخفاض استهلاك الطاقة والاستقرار جيدة . فلتر ينقسم إلى الإثارة و انبعاث ضوء فلتر ، فلتر يستخدم لفحص الإثارة و انبعاث ضوء الطول الموجي الخاص ، وضمان الكشف عن إشارة مضان الهدف فقط ، والحد من التدخل في الخلفية . كاشف يستخدم لتحويل إشارة الفلورسنت إلى إشارة كهربائية ، كاشف التيار الرئيسي هو مضخم أنبوب ( PMT ) أو تهمة جانب الجهاز ( اتفاقية مكافحة التصحر ) ، حيث PMT حساسية أعلى ، ومناسبة للكشف عن انخفاض تركيز العينة ، اتفاقية مكافحة التصحر يمكن أن ندرك في وقت واحد الكشف عن القنوات ، وتحسين الكشف عن الكفاءة .

3 . البرمجيات ومعالجة البيانات وحدة : محلل نتائج الاختبار

البرنامج و وحدة معالجة البيانات هي المسؤولة عن تشغيل معدات التحكم ، وجمع إشارة مضان ، وتحليل البيانات وتجهيزها . من خلال البرنامج ، يمكن للمستخدم تعيين المعلمات دورة PCR ( دورة عدد ، درجة الحرارة والوقت في كل مرحلة ) ، مضان الكشف عن القناة ، العتبة ، وهلم جرا . أثناء تشغيل الجهاز ، البرنامج يمكن رسم منحنى مضان ( توسيع منحنى ) في الوقت الحقيقي . بعد الانتهاء من رد الفعل ، البرنامج تلقائيا بحساب تركيز الحمض النووي المستهدف في العينة وفقا CT قيمة المنحنى القياسي ، ويولد تقرير الاختبار . وبالإضافة إلى ذلك ، برامج عالية الجودة لديها أيضا وظائف تصدير البيانات ، وتجهيز الدفعات ، ومراقبة الجودة والتحليل ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تلبي متطلبات البحث العلمي والاختبار السريري التوحيد .

　تطبيق على نطاق واسع من مضان الكمية PCR للكشف عن " جميع معدات الكشف عن الطاقة " في العديد من المجالات

فلوري الكمية PCR ( fq-pcr ) الكاشف قد تم تطبيقها على نطاق واسع في العديد من المجالات ، مثل التشخيص السريري ، والبحوث العلمية ، وسلامة الأغذية ، والرصد البيئي ، وما إلى ذلك بسبب مزاياه مثل دقة عالية ، وحساسية عالية وسرعة الكشف .

1 - مجال التشخيص السريري : أداة قوية لفحص الأمراض ورصدها

في التشخيص السريري ، فلوري الكمية PCR للكشف عن المعدات الأساسية للكشف عن الحمض النووي ، وتستخدم على نطاق واسع في تشخيص ورصد العدوى الفيروسية ، والعدوى البكتيرية ، والأمراض الوراثية ، والأورام وغيرها من الأمراض . على سبيل المثال ، في تشخيص العدوى الفيروسية ، يمكن بسرعة الكشف عن تركيز الحمض النووي الجديد التاج فيروس ، فيروس التهاب الكبد ب ، فيروس التهاب الكبد الوبائي ، فيروس الانفلونزا ، وما إلى ذلك ، من أجل تحقيق الفحص المبكر والتشخيص . في تشخيص الأمراض الوراثية ، طفرة جينية و شذوذ الكروموسومات يمكن الكشف عنها . في تشخيص الورم ، مستوى الحمض النووي من علامات الورم ( على سبيل المثال ، EGFR الطفرات الجينية ) يمكن الكشف عنها .

2 - مجال البحث العلمي : الأدوات الأساسية في علم الأحياء الجزيئي .

في مجال البيولوجيا الجزيئية ، فلوري الكمية PCR ( fq-pcr ) هو أداة أساسية في تحليل التعبير الجيني ، الاختلاف الجيني ، التنميط الجيني ، ومسببات الأمراض التتبع . على سبيل المثال ، في تحليل التعبير الجيني ، الفرق في مستوى التعبير عن الجينات المستهدفة يمكن مقارنتها من خلال الكشف عن CT القيم في مختلف الأنسجة أو العلاجات . في الكشف عن الاختلاف في عدد نسخ الجينات ، يمكننا أن نحكم على ما إذا كان هناك زيادة أو نقصان في عدد نسخ الجينات المستهدفة من خلال مقارنة مع CT قيمة الجين المرجعي الداخلي . . . . . . . من خلال الكشف عن الحمض النووي محددة جزء من مسببات الأمراض ، يمكننا تحليل المورثات وتطور العلاقة .

3 - مجال سلامة الأغذية : ضمان سلامة الأغذية " خط الدفاع "

في رصد سلامة الأغذية ، فلوري الكمية PCR للكشف عن يمكن استخدامها للكشف عن مسببات الأمراض ( مثل السالمونيلا ، الإشريكية القولونية ، الخ . ) على سبيل المثال ، يمكن بسرعة الكشف عن الأغذية الطازجة ، وتجهيز الأغذية في البكتيريا المسببة للأمراض الحمض النووي ، في الوقت المناسب للكشف عن المخاطر المحتملة لسلامة الأغذية . يمكن الكشف عن المنتجات الزراعية مثل فول الصويا والذرة المعدلة وراثيا ( مثل cry1ac الجينات ) ، لتحقيق دقة تحديد الأغذية المعدلة وراثيا . اختراع يمكن الكشف عن بقايا الحمض النووي علامات مثل اللحوم الخالية من الدهون الجوهر ، والمضادات الحيوية ، وما إلى ذلك في اللحوم ، وضمان جودة وسلامة الأغذية .

4 - مجال الرصد البيئي : رصد البيئة الايكولوجية

في مجال الرصد البيئي ، مضان الكمية PCR للكشف عن أداة يمكن استخدامها للكشف عن الكائنات الحية الدقيقة ( مثل البكتيريا الزرقاء ، الإشريكية القولونية ، البكتيريا المسببة للأمراض ، وما إلى ذلك ) في المياه والتربة والهواء وغيرها من العينات البيئية ، وتدهور الملوثات الجينات ذات الصلة ، وهلم جرا . على سبيل المثال ، يمكن الكشف عن الجينات الاصطناعية سيانوباكتيريال السم في المياه لتحذير البكتيريا بلوم . يمكن الكشف عن جينات مقاومة المعادن الثقيلة في التربة وتقييم درجة تلوث التربة . يمكن الكشف عن جينات البكتيريا المقاومة للعقاقير في البيئة ، ورصد انتشار البكتيريا المقاومة للعقاقير ، وتوفير البيانات لدعم حماية البيئة الايكولوجية والصحة العامة والسلامة .

　اتجاه التنمية الكمية PCR للكشف عن مضان : أسرع وأكثر دقة وأكثر ملاءمة

جنبا إلى جنب مع التقدم المستمر في تكنولوجيا الكشف الجزيئي ، فلوري الكمية PCR الكاشف هو النامية بسرعة أكبر ، أكثر دقة ، أكثر ملاءمة ، وارتفاع تدفق الاتجاه ، من أجل تلبية متطلبات الكشف في مختلف المجالات .

1 . سرعة : تقصير وقت الاختبار

مضان التقليدية الكمية PCR ( fq-pcr ) عادة ما يستغرق 1-2 ساعة ، والتي لا يمكن تلبية متطلبات الكشف في حالات الطوارئ . ولذلك ، فإن التطور السريع أصبح اتجاها هاما . من خلال الاستفادة المثلى من تكنولوجيا التحكم في درجة الحرارة ( على سبيل المثال ، باستخدام الليزر التدفئة ، التدفئة الميكروويف وغيرها من وسائل التدفئة الجديدة ) ، وزيادة معدل ارتفاع درجة الحرارة ( تصل إلى 10 ℃ / ثانية ) ، دورة واحدة يمكن أن تكون أقصر من بضع ثوان ، كامل عملية الكشف يمكن أن تقلص إلى 30 دقيقة ، أو حتى 15 دقيقة ، ومناسبة للوقاية من الوباء ، والصحة العامة في حالات الطوارئ ، مثل الكشف عن حالات الطوارئ المشهد .

2 . تمريرة عالية تكميم : تحسين كفاءة الكشف

من أجل تلبية متطلبات الكشف عن عينة كبيرة الحجم ، تمريرة عالية تكميم أصبح الاتجاه الرئيسي للتنمية . في الوقت الحاضر ، الكشف عن قناة المعدات الرئيسية قد ارتفع من 96 إلى 384 أو حتى 1536 ، والتي يمكن الكشف عن كمية كبيرة من العينات في وقت واحد ، وبالتالي حد كبير في تحسين كفاءة الكشف . وعلاوة على ذلك ، فإن تطبيق متعدد القنوات تكنولوجيا الكشف ( على سبيل المثال ، 6 و 8 قنوات ) يمكن أن ندرك في وقت واحد الكشف عن العديد من الأهداف في عينة واحدة ، والحد من استهلاك العينة والكشف عن الوقت ، وبالتالي يجري مناسبة لأنّ الجمع بين الكشف عن مسببات الأمراض المتعددة ، التنميط الجيني ، الخ .

التصغير وقابلية : توسيع نطاق التطبيق

الفلورسنت التقليدية الكمية PCR للكشف عن حجم كبير و يعتمد على البيئة المختبرية ، فإنه من الصعب تلبية متطلبات الكشف في الموقع . ولذلك ، التصغير وقابلية أصبحت مهمة تطوير إتجاه . من خلال دمج تكنولوجيا التحكم في التدفق الجزئي ، مايكرو وحدة بصرية ، جزءا لا يتجزأ من النظام ، وما إلى ذلك ، محمول الكمية PCR للكشف عن مضان وضعت ، والتي لديها مزايا الحجم الصغير ، خفيفة الوزن ( المحمولة ) ، لا تحتاج إلى معدات المختبرات المعقدة ، ويمكن الانتهاء من الكشف عن عينة مباشرة في الموقع .

4 - العقلنة والتشغيل الآلي : الحد من عتبة التشغيل

العقلنة والأتمتة هي مفتاح تحسين راحة واستقرار الكشف . من خلال دمج عينة التلقائي تجهيز وحدة ( على سبيل المثال ، التلقائي استخراج الحمض النووي ، التلقائي إضافة عينة ) ، كامل عملية التشغيل الآلي من عينة المعالجة إلى الكشف عن النتيجة يمكن أن تتحقق . وفي الوقت نفسه ، جنبا إلى جنب مع خوارزمية الذكاء الاصطناعي ، فإنه يمكن تحقيق التحسين التلقائي الكشف عن المعلمات ، ذكي تحليل منحنى مضان ، التلقائي تحديد عينات غير طبيعية ، وزيادة تحسين دقة وموثوقية الكشف .

5 - الاندماج مع التكنولوجيات الأخرى : توسيع نطاق الكشف عن الحدود

مضان الكمية PCR ( fq-pcr ) جنبا إلى جنب مع غيرها من التقنيات البيولوجية الجزيئية يمكن أن تزيد من توسيع نطاق الكشف عن الحدود . على سبيل المثال ، مع الجمع بين التكنولوجيا الرقمية PCR ، يمكن تحقيق مستوى جزيء واحد من الكمية ، وتحسين حساسية الكشف ، ومناسبة للكشف عن انخفاض وفرة الحمض النووي عينات ( مثل التشخيص المبكر للورم ، الكشف عن مسببات الأمراض الصغيرة ) ؛ جنبا إلى جنب مع تسلسل التكنولوجيا ، فإنه يمكن تحقيق " الكمية والنوعية " الكشف المزدوج ، ليس فقط تحديد تركيز الحمض النووي المستهدف ، ولكن أيضا تحليل تسلسل المعلومات ، تنطبق على تتبع مسببات الأمراض ، تحليل دقيق الطفرات الجينية وغيرها من السيناريوهات .

مضان الكمية PCR ( fq-pcr ) الكاشف ، باعتبارها واحدة من المعدات الأساسية في مجال الكشف الجزيئي ، وقد تم بالفعل " مقياس الدقة " في مجال البحوث العلمية والابتكار ، والتشخيص السريري ، وسلامة الأغذية ، والرصد البيئي ، وما إلى ذلك بسبب مزاياه مثل دقة القياس ، حساسية عالية ، واسعة التطبيق . مع تطور التكنولوجيا ، مضان الكمية PCR للكشف سوف تتطور بسرعة أكبر ، أكثر دقة ، أكثر ملاءمة ، وارتفاع تدفق الاتجاه ، وتوسيع نطاق تطبيق المشهد ، علوم الحياة ، والصحة العامة ، وتوفير المزيد من الدعم التقني . في المستقبل ، بغض النظر عن دقة البحث في مختبرات البحوث العلمية ، أو التشخيص السريع في الرعاية الصحية الأولية ، وسوف تكون جزءا لا يتجزأ من هذا " الكشف الجزيئي " للمساعدة في تعزيز تكنولوجيا الكشف الجزيئي لخدمة صحة الإنسان والتنمية الاجتماعية .