[发明专利]基于回归的多级PCR分析系统

说明书

优先权要求

本申请要求2008年9月9日提交的题为“基于回归的多级PCR分析系统(MULTI-STAGE，REGRES SION-BASED PCR ANALYSIS SYSTEM)”的美国临时申请No.61/095,410(代理人案号No.002558-083200US)的优先权，并且是该临时申请的非临时申请，该申请No.61/095,410的全部内容通过引用通用地结合于此。

背景技术

本发明一般涉及分析数据处理系统和方法，其分析诸如聚合酶链反应(PCR)的呈现扩增的生物和/或化学反应所产生的数据。

许多实验过程呈现量的扩增。例如，在PCR中，该量可能对应于已被复制的DNA链的片段的数量，该数量在PCR数据曲线的扩增区中所呈现的扩增阶段期间急剧增加。PCR数据典型地是由显示出线性漂移基线的区域所描述的，该区域是扩增区中的指数生长的前兆。当消耗品耗尽时，该曲线翻转并渐近。呈现扩增的其它实验过程包括细菌生长过程。

实验过程的量经由数据信号从实验设备检测得到。例如，可通过对来自在各个孔或管中进行的一种或多种反应的不同激发波长和发射波长进行成像来收集该数据。该数据信号包含多个数据点，对这些数据点进行分析以确定与扩增有关的信息。所收集的数据然后典型地被存储以便将来使用。

可能利用PCR数据进行的分析的一个示例被称为基线测定。基线表示数据中的噪声或仪器专属电平，而非扩增。为了更好地分析数据的扩增区，通常需要从数据信号中去掉线性漂移基线。此类基线测定能有助于确定基线以上的实际扩增水平。对于某些类型的分析，由于基线基于每个曲线而不同，因此这样允许对不同曲线的扩增级之间的比较。基线测定的示例能在美国专利公开2006/0269947中找到，该专利公开通过引用结合在此用于所有目的。

通常利用PCR数据进行的另一分析是计算一些以绝对值或相对值表示的反应中的特定靶分子的定量。这能通过指定与基准阈值相对应的目标信号阈值来实现。达到该目标阈值所需的循环数量随后被称为Ct值。用于确定反应的Ct值的先前方法通常受例如对原始数据或原始数据中的噪声的建模准确度限制。

虽然存在用于这些和其它类型的分析的方法，但从放大系统收集的数据通常包括显著的噪声和其它不定方面，这些方面会妨碍对反应特性的高效和准确的确定。因此，需要用于分析扩增曲线的新方法。

发明内容

实施例提供用于分析数据以确定PCR过程或呈现扩增的其它过程的性质的系统、方法以及装置。在一个实施例中，可使用多级函数拟合来提高所确定性质的准确度。在一个方面中，这些性质包括基线、扩增过程(不管扩增是否存在)的基准定量值(例如，Ct值)以及扩增过程的效率。

根据一个实施例，提供了一种根据表示反应的扩增过程的数据集来确定生物和/或化学反应的一种或更多种性质的方法。接收表示一具有基线部分和生长部分的曲线的数据点集。每个数据点表示扩增过程期间的物质的物理量。处理器计算逼近该数据点集的第一函数。从该第一函数提取一个或更多个参数。处理器使用这一个或更多个参数来计算逼近该数据点集的第二函数。利用第二函数来确定生物和/或化学反应的一种或更多种性质。

根据另一实施例，提供了一种确定由生物和/或化学反应的扩增过程所产生的扩增曲线的基线区域的方法。接收表示一具有基线部分和生长部分的曲线的数据点集。处理器计算逼近该数据点集的函数。计算该函数的一阶导数以获得一阶导数函数。处理器通过从一阶导数函数的一对应点到一固定位置对一阶导数函数进行积分以获得对应的积分面积来确定基线区域的结尾。积分面积在特定范围内的点被选择作为基线区域的结尾。也确定基线区域的起点。

根据另一实施例，提供了一种根据表示反应的扩增过程的数据集来确定生物和/或化学反应的基准值的方法。接收表示一具有基线部分和生长部分的曲线的数据点集。处理器确定逼近该数据点集的函数。处理器确定逼近该数据点集的函数。处理器计算该函数的至少两个导数。确定扩增过程中每一个导数具有最大值时的对应时间。将该生物和/或化学反应的基准值计算为对应时间的加权平均值。

在一个实施例中，通过检查数据的斜率或逼近该数据的函数是否具有大于阈值的斜率来区分所收集的数据中表示扩增的数据与表示突变或其它错误的数据。在另一实施例中，使用包含漂移项的经修改S形函数(sigmoid function)来逼近表示扩增过程的数据。

本发明的其它实施例涉及与本文中所描述方法相关联的系统和计算机可读介质。

参照以下详细描述和附图，可获得对本发明的本质和优点的更好理解。

附图说明

图1示出PCR扩增曲线的示例。