Digital PCR: Công Nghệ Đột Phá trong Nghiên Cứu và Chẩn Đoán, Đồng Hành Cùng Tâm Phát Medical

Giới thiệu về Digital PCR (dPCR)

Digital PCR (dPCR) là một kỹ thuật hiện đại trong lĩnh vực sinh học phân tử, cho phép định lượng chính xác nucleic acid với độ nhạy cao. Phương pháp này khắc phục được những hạn chế của các kỹ thuật PCR truyền thống và real-time PCR (qPCR).

PCR truyền thống, một phương pháp bán định lượng, chỉ cho phép đánh giá sản phẩm khuếch đại thông qua điện di gel agarose. Trong khi đó, qPCR sử dụng tín hiệu huỳnh quang để theo dõi sản phẩm khuếch đại trong thời gian thực, mang lại khả năng định lượng tương đối. Tuy nhiên, qPCR yêu cầu đường chuẩn hoặc các thông số tham chiếu, điều này có thể làm ảnh hưởng đến độ chính xác khi có sự thay đổi trong hiệu suất khuếch đại.

Digital PCR, với các cải tiến vượt trội, sử dụng đầu dò huỳnh quang và loại bỏ nhu cầu về đường chuẩn. Phương pháp này chia mẫu thành hàng chục ngàn giọt nhỏ (trong trường hợp hệ thống Droplet Digital PCR - ddPCR). Sau quá trình khuếch đại, các giọt có chứa sản phẩm mục tiêu phát ra tín hiệu huỳnh quang và được ghi nhận là dương tính, trong khi các giọt không phát huỳnh quang được coi là âm tính. Bằng phân tích thống kê Poisson, tỷ lệ giữa các giọt âm tính và dương tính sẽ cho ra kết quả định lượng tuyệt đối cho đoạn DNA mục tiêu.

Nguyên lý hoạt động của Digital PCR

Một trong những ưu điểm nổi bật của dPCR là khả năng cải thiện độ nhạy và phát hiện các biến thể di truyền hiếm gặp như đột biến đơn nucleotide. Trong các kỹ thuật như qPCR, tín hiệu từ các chuỗi DNA kiểu dại (wild-type) thường lấn át tín hiệu của các chuỗi đột biến hiếm gặp, dẫn đến sai lệch kết quả. Với dPCR, sự cạnh tranh này được giảm thiểu đáng kể nhờ khả năng phân chia mẫu thành các đơn vị nhỏ độc lập trước khi tiến hành khuếch đại.

Quá trình phân chia mẫu trong dPCR là bước then chốt. Mẫu được tách thành hàng nghìn phần nhỏ, mỗi phần có thể chứa một hoặc không chứa các phân tử DNA mục tiêu. Sau khi khuếch đại, mỗi phần này được phân tích để xác định sự hiện diện của sản phẩm khuếch đại thông qua tín hiệu huỳnh quang. Các giọt chứa tín hiệu huỳnh quang được coi là dương tính (1), trong khi các giọt không có hoặc có tín hiệu yếu được coi là âm tính (0).

Không giống như qPCR, digital PCR không dựa trên số chu kỳ khuếch đại để định lượng nucleic acid mà sử dụng mô hình Poisson. Điều này giúp dPCR đạt được khả năng định lượng tuyệt đối với độ chính xác và độ nhạy cao hơn.

Ưu điểm của Digital PCR

Nhờ bước phân chia mẫu và phân tích dữ liệu Poisson, digital PCR mang lại một số ưu điểm vượt trội:

1. Độ nhạy cao: dPCR có thể phát hiện các chuỗi đích hiếm gặp trong một quần thể DNA kiểu dại. Điều này đặc biệt hữu ích trong nghiên cứu các đột biến hiếm và các tác nhân gây bệnh có nồng độ thấp.
2. Định lượng tuyệt đối: Không cần đường cong chuẩn, dPCR có thể cung cấp kết quả chính xác về số lượng nucleic acid trong mẫu.
3. Giảm ảnh hưởng của chất ức chế: Kỹ thuật này ít nhạy hơn với các chất ức chế PCR thông thường, giúp cải thiện độ chính xác trong nhiều loại mẫu khó.
4. Tăng cường độ phân giải: dPCR cho phép phân biệt các biến thể di truyền chỉ khác nhau một nucleotide với độ chính xác cao hơn so với qPCR.

Ứng dụng của Digital PCR

Nhờ những ưu điểm nổi bật, dPCR được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và chẩn đoán. Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm:

• Sinh thiết lỏng (liquid biopsy): Phát hiện các đột biến hoặc dấu ấn sinh học trong mẫu máu, cho phép chẩn đoán ung thư và theo dõi bệnh mà không cần sinh thiết mô xâm lấn.
• Phân tích số lượng bản sao (Copy Number Variation - CNV): Định lượng chính xác các biến thể số bản sao trong bộ gen, hỗ trợ nghiên cứu di truyền học.
• Phát hiện chuỗi trình tự hiếm: dPCR có khả năng phát hiện các đột biến hiếm trong một nền DNA kiểu dại với độ nhạy cao.
• Biểu hiện gen và phân tích miRNA: Định lượng tuyệt đối các mRNA và miRNA để nghiên cứu biểu hiện gen và các cơ chế điều hòa di truyền.
• Phân tích tế bào đơn: Định lượng các chuỗi DNA hoặc RNA từ một tế bào duy nhất, giúp nghiên cứu các đặc điểm đặc thù của tế bào.
• Phát hiện bệnh: dPCR hỗ trợ chẩn đoán các bệnh nhiễm trùng, di truyền, hoặc các bệnh lý khác dựa trên phân tích nucleic acid.
• Phân tích thư viện NGS: Định lượng và xác nhận chất lượng thư viện trong các nghiên cứu giải trình tự thế hệ mới.

Tâm Phát Medical và sự đồng hành trong ứng dụng Digital PCR

Tâm Phát Medical cam kết cung cấp các giải pháp tiên tiến và thiết bị hiện đại trong lĩnh vực dPCR. Với tầm nhìn mang lại giá trị vượt trội cho nghiên cứu và chẩn đoán, Tâm Phát Medical đồng hành cùng các phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu và bệnh viện trong việc ứng dụng công nghệ digital PCR vào thực tiễn.

Các hệ thống và sản phẩm do Tâm Phát Medical phân phối không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn giúp tối ưu hóa quy trình, tăng độ tin cậy và chính xác trong phân tích nucleic acid. Đội ngũ chuyên gia của Tâm Phát Medical luôn sẵn sàng hỗ trợ khách hàng trong việc triển khai, vận hành và ứng dụng digital PCR vào các dự án nghiên cứu và chẩn đoán.

Kết luận

Digital PCR là một bước tiến lớn trong công nghệ sinh học phân tử, mở ra những cơ hội mới trong nghiên cứu và chẩn đoán. Với sự hỗ trợ từ các đơn vị như Tâm Phát Medical, việc ứng dụng kỹ thuật này sẽ ngày càng phổ biến, góp phần nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học và y học lâm sàng tại Việt Nam.