[发明专利]基于模型的qPCR的系统和方法

说明书

引用的相关申请

本发明要求2010年4月11日提交的美国临时申请61/322,895号的优先权，在此将其通过引用整体并入。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)仪器使得对生物样品中的DNA或RNA水平实施可靠定量变得可能。商业上可提供的PCR仪器，以及相关的数据获取和分析软件，可处理由生物样品产生的qPCR试验数据。这些系统通过计算阈值循环值(C_T或C_RT)作为分级PCR循环数来报告定量结果，其中报告信号高于软件自动或人工手动设定的阈值。确定的C_T值可用于估算DNA物质的初始量。

本领域已知的分析PCR扩增曲线的各种方法都依赖，至少部分依赖定义一部分PCR扩增曲线的线性指数范围，以便确定样品的循环阈值。由于使这些曲线模型化的复杂性，使用PCR扩增曲线建模确定样品循环阈值的方法难以成功运用。PCR扩增曲线的各种模型要求至少约15个参数或更多，以便使PCR扩增曲线近似模型化。此外，扩增曲线的起始和更后点可能对参数变化有噪音且不灵敏。

发明概述

在一个示例性实施方式中，提供了确定PCR扩增曲线循环阈值的方法。该方法包括接收用于PCR扩增反应的多个生物样品的数据集。数据集包括多条扩增曲线，每条扩增曲线都与多个生物样品中的一个生物样品相关。该方法还包括实施非线性优化，其包含每条扩增曲线与其互补模型化扩增曲线的拟合，以确定模型化效率曲线和相关扩增曲线的最佳拟合参数集。模型化扩增曲线是基于模型化效率曲线。该方法包括基于模型化效率曲线与模型化扩增曲线的互补关系来确定每个生物样品的循环阈值，在各种实施方式中，非线性优化是约束非线性优化。

附图简要说明

图1是描述分析qPCR样品扩增曲线数据的系统和方法的多种实施方式的流程图。

图2是可用于样品PCR扩增的PCR仪器的框图。

图3是可用于PCR仪器的控制和接口的示例性计算机系统的组件的框图。

图4是根据基于模型qPCR的系统和方法的多种实施方式模型化效率和相关模型化标度扩增曲线以及实际扩增曲线图解示意图。

图5是在基于模型qPCR的系统和方法的多种实施方式中改变X_位移参数的图解示意图。

图6是在基于模型qPCR的系统和方法的多种实施方式中改变α_弯曲参数的图解示意图。

图7是在基于模型qPCR的系统和方法的多种实施方式中改变X₀’相对位移参数的图解示意图。

图8是在基于模型qPCR的系统和方法的多种实施方式中改变α_扩增和上升基线的图解示意图。

图9是针对非扩增样品的检验而实施的多种实施方式的摘要表格。

图10是根据多种实施方式噪音标准化扩增曲线振幅对用于各种扩增和非扩增曲线/孔的调整的X_位移值的图解示意图。

发明的详细描述

本发明涉及分析多个生物样品的PCR扩增曲线的方法和系统的实施方式。

如MIQE指南(MIQE Guidelines)所述的，可通过文献所述的各种可选方法(相关术语)计算分级循环值。(Bustin SA,Benes V, Garson JA,Hellemans J,Huggett J,Kubista M,Mueller R,Nolan T,Pfaffl MW，Shipley GL, Vandesompele J, Wittwer, CT: The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PGR experiments(MIQE指南：实时定量PCR实验的公开最小信息).Clin Chem 2009,55:61 1-622.)。根据MIQE推荐，本文件通常使用C_Q表示分级qPCR循环值。然而，当我们需要特别辨别基线阈值(C_T)和相对阈值(C_RT)方法时，会分别使用C_T和C_RT。