數字PCR以聚合酶鏈式反應的理論和技術體系為基礎,結合現代微機電和光學檢測技術,實現單分子水平的核酸精確定量檢測。本書重點介紹了數字PCR的原理和技術特征、儀器系統(tǒng)、實驗設計、數據處理和典型應用及最新科研進展。拓展介紹了一些實驗細節(jié)、微流控工程知識。
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目錄
第1章 數字PCR技術概論 1
第一節(jié) 引言 1
第二節(jié) 數字PCR技術的發(fā)展歷史 2
一、數字PCR的萌芽 2
二、數字PCR概念的提出 3
三、BEAMing數字PCR技術 4
四、微流體數字PCR 5
第三節(jié) 數字PCR數學原理 6
第2章 數字PCR系統(tǒng)與發(fā)展 9
第一節(jié) 商業(yè)化平臺 9
一、基于集成流路(IFC)芯片的數字PCR儀器平臺 10
二、Constellation數字PCR系統(tǒng) 16
三、ClarityTM數字PCR系統(tǒng) 19
四、基于微孔芯片的數字PCR系統(tǒng) 23
五、液滴數字PCR系統(tǒng) 31
六、NaicaTM液滴數字PCR系統(tǒng) 43
七、數字PCR儀器系統(tǒng)對比分析 50
第二節(jié) 數字PCR芯片與試劑關鍵技術 54
一、芯片設計與加工 54
二、流體驅動控制 55
三、數字PCR試劑 55
第三節(jié) 數字PCR系統(tǒng)新發(fā)展 57
一、旋轉圓盤芯片平臺 57
二、“滑動芯片”技術 58
三、其他新型技術與平臺 62
四、數字PCR技術評述與展望 68
第3章 數字PCR實驗設計 74
第一節(jié) 概述 74
一、數字PCR實驗原理和流程 74
二、數字PCR實驗參考因素 75
三、數字PCR實驗設計指南 76
四、數字PCR儀器的實驗操作 79
第二節(jié) 數字PCR實驗設計分類介紹 83
一、基于數字PCR的疾病相關分子標記物檢測——液體活檢 84
二、基于數字PCR的核酸拷貝數變異(CNV)及復雜背景下稀有突變檢測——應用數字PCR的CNV分析與稀有突變檢測 86
三、基于數字PCR的痕量核酸樣本精確定量檢測——數字PCR對HIV DNA 進行精確定量檢測 91
四、基于數字PCR對microRNA細微差異表達的檢測——精確定量唾液中的miRNA實現肺癌早期臨床診斷 94
五、數字PCR實驗與實時定量PCR實驗的對比分析——數字PCR與qPCR檢測拷貝數變異對比分析 96
第三節(jié) 數字PCR實驗常見問題及解決方法 99
第4章 數字PCR的數學分析和定量特性研究 105
第一節(jié) 數字PCR定量原理 105
一、基于泊松模型的核酸定量原理 105
二、置信區(qū)間和置信度 107
三、反應單元陰陽性的界定 109
第二節(jié) 數字PCR統(tǒng)計學模型研究 111
一、基于泊松點過程的數字PCR分析模型 111
二、多重體積數字PCR的數學分析 117
三、數字PCR和實時PCR用于CNV檢測的比較研究 119
第三節(jié) 數字PCR的定量特性研究 123
一、數字PCR的動態(tài)范圍、精度、靈敏度相關研究 123
二、數字PCR檢測結果不確定度研究 129
第5章 數字PCR的應用 134
第一節(jié) 數字PCR應用特點 134
第二節(jié) 數字PCR在基因組學研究中的應用 136
一、基因表達分析 136
二、基因突變檢測 140
三、甲基化水平分析 144
第三節(jié) 數字PCR技術在轉化醫(yī)學和精準醫(yī)療中的應用 146
一、腫瘤個體化診療 147
二、疾病超早期診斷——“液體活檢” 150
三、無創(chuàng)產前檢查 153
四、病原微生物檢測和其他疾病防控 158
第四節(jié) 數字PCR技術在食品安全檢測中的應用 161
一、轉基因成分檢測 162
二、動物源性檢測 165
第五節(jié) 數字PCR技術在環(huán)境微生物檢測中的應用 168
第六節(jié) 數字PCR技術的其他應用 170
一、測序文庫質控和測序結果驗證 171
二、基因編輯 173
第七節(jié) 數字PCR技術應用發(fā)展趨勢 176
第6章 數字PCR與其他基因分析技術的對比及其未來 181
第一節(jié) 數字PCR與其他基因分析技術的對比和融合 181
一、數字PCR與其他PCR技術 181
二、雜交技術與數字PCR 182
三、測序技術與數字PCR 183
四、評估基因分析技術的一些重要指標 185
第二節(jié) 數字PCR技術的發(fā)展與未來 186
一、數字PCR技術自身的發(fā)展 186
二、數字PCR思想的延伸與應用 187
三、數字PCR與生命“大數據” 188