实时荧光定量PCR检测限的统计推断

实时荧光定量PCR检测限的统计推断【摘要】检测限是检测方法的重要性能指标，用Poisson分布的概率函数分式计算一次抽样检测出现的结果推论总体出现该结果的概率。以实时荧光定量PCR(FQPCR)检测乙型肝炎病毒DNA结果为例，计算可知，一次抽样反应管的检测结果≥4时，才可推论总体与0(空白)差异有显着性()。因而检测血清中病原体时扩增反应管中的检测限是4拷贝/ul计算也可知，1拷贝/ul表示一次抽样的结果为0的概率可达，结果在0拷贝/ul～4拷贝/ul的概率为，而1000拷贝/ml表示一次抽样结果为0的概率为0。结果在905拷贝/ml～1095拷贝/ml的概率为；而100000拷贝/L表示一次抽样结果在997000拷贝/L～1003000拷贝/L的概率为。抽样单位ul不能随意放大为ml甚至L。

【关键词】实时荧光定量PCR；检测限；统计推断

StatisticalConclusionofLimitofQuqntitationinRealtimeFluorescenceQuantitativePCR

Abstract:LimitofquantiationisaimportantperformanceindexofassayofsampledrawingarecalculatedthroughpossiblityfunctionequationofPoissondistribution,thenthepossibilityofresultsemergedinpopulationisexample,inRealtimeFluorescencequantitaivePCRtoassayHBVDNA,onlywhensampledrawingresults≥4,significanceofdifference()couldbededucedbetweenpopulationandlimitofquantitationis4copies/uldenoting0inonesampledrawingis0,andPossibilityofresultsbetween905copies/mlto1095copies/mlisof100000copies/Ldenotingresultsbetween997000copies/Lto1003000copies/LinonesampledrawingisdrawingunitulcouldnotbereplacebymlorL.

Keywords：RealtimeFluorescencequantitativePCR；Limitofquantitation;Statisticalconclusion

检测限是检测方法的重要性能指标，只有在检测报告中明确表达了检测方法的检测限，该检测报告在各实验间及同一项目的各种检测方法间才可进行比较。能检测到的最低分析物浓度为检测系统的检测限。当前，检测限术语混乱，如：灵敏度(sensitivity)、分析灵敏度(analllyticalsensitivity)、定量限度(limitofquantitqtion)等［1］。每个词语的实际含义中包含有各自的实验方式、数据处理方式及由数据作出的推论等。我们采用统计学方法，以期得到一致的实时荧光定量PCR(Realtimefluorescencequantitativepolymerasechainreaction,FQPCR)检测限，现介绍如下。

1文献中FQPCR检测限的描述

检测乙型肝炎病毒DNA的文献中检测限使用了“最低检出量”［2，3］、灵敏度［5～7］等术语，它等于已知的高拷贝HBVDNA血清10倍系列稀释后能检测到扩增曲线的最大稀释倍数管浓度。表述有：阴性HBVDNA≤106拷贝/升［4］；荧光定量PCR法检测灵敏度102拷贝/ml［5］、104拷贝/ml［6］、×102拷贝/ml［7］；HCⅡ法检测灵敏度×105拷贝/ml［7］；103Eq/ml理论值时到达检测极限［3］；PCRFP检测HBVDNA的最低检测出量1×101拷贝［2］；bDNA在105Eq/ml时到达检测极限［3］。以上检测限术语各不相同，且同一方法检测HBVDNA在上述各实验室发出同样的“HBVDNA低于检测下限”的报告时其实际HBVDNA拷贝数相差可达100倍。

2FQPCR检测过程简介

以测定血清乙型肝炎病毒DNA为例：将40μl血清样本加40μlDNA提取液处理后，将其中2μl加入主反应液管中，在自动热循环上进行温度循环，自动热循环仪记录每一反应管在每一次温度循环的荧光强度，记30次温度循环后结束。在PCR循环过程中，每个反应管内的荧光信号到达设定的域值时所经历的循环数称为Ct值。当30次循环后某一待测管仍检测不到高于基线水平的荧光信号时，仪器默认Ct值为30，不计算起始拷贝。

3确定FQPCR检测限的统计学原理

如果被检物的含量和检测方法的空白响应量的波动服从正态分布规律，则检测限可用多次检测空白的方法来确定。可信限为95%时检测限＝x空白+空白；可信限为%时检测限=x空白+空白。这是目前多数检测限的确定方法。对核酸检测方法的检测限的理解可能与此有差别，但是原理应是一致的［1］，FQPCR检测限也应是推论总体与空白有统计学差异的最小抽样结果。

4FQPCR检测限的统计推断

假设病原体在血液等体液中的分布是随机的，则单位体积中(如μl)病原颗粒数的分布服从Poisson分布。以Poisson分布的概率函数公式计算一次抽样检测出现的结果推论总体概率。从理论上来说，使用PCR测定技术测定病原体核酸序列的量可低至1个拷贝［2］。例如：血清标本中加入等量的DNA提取液，于离心管中煮沸，4℃放置，离心，吸取上清液2μl作模板进行扩增检测(2μl上清液相当于抽样1μl血清)［2］，其中至少有1个拷贝的HBVDNA才能有典型扩增反应，这时检测结果是1拷贝/μl。由Poisson分布的概率函数公式可计算出1次抽样检测结果出现0时，推断总体为1～9的概率见表1。

表1总体为1～9时抽样为0的概率及总体

在FQPCR检测HBVDNA中，当30次循环后某一待测管仍检测不到高于基线水平的荧光信号(即当Ct≥30)，反应管检测结果为0时，推论总体拷贝数为1～9的概率之和92，总体为其他的概率之和(此时报告0拷贝的可信限度低于50%)。总体为1时一次抽样结果分别为1～9时的概率见表1。当一次抽样结果≥4时，推论总体为1的概率≤33，所以对于病原体的检测，一次抽样反应管检测结果≥4拷贝时，才可推论总体与0(空白)差异有显着性()。因而上述检测血清中病原体时一次抽样反应管的检测限是4拷贝/μl。当总体为1、2、3时一次抽样结果为0的概率分别是88、34、79。如室间质量评价样本靶值选择1拷贝/μl、2拷贝/μl、3拷贝/μl时，无论实验室实际检测质量如何高，都将有%、%、%的实验室检测结果为0而被判为不符合，而报告结果的单位是ml甚至L。当总体为1拷贝/μl时表示一次抽样结果为0的概率达，结果在0拷贝/μl～4拷贝/μl的概率为；而总体为1000拷贝/ml时表示一次抽样结果为0的概率为0，结果在905拷贝/ml～1095拷贝/ml的概率为(Poisson分布总体50时近似正态分布，范围是X±uα*√X，可信限为%时uα=3);总体为100000拷贝/L时表示一次抽样结果在997000拷贝/L～1003000拷贝/L的概率为。文中推理以HBVDNA的FQPCR检测为例，其他病源体核酸的FQPCR检测也与其相同，检测限是抽样反应管的检测限4拷贝/反应管；如反应管中加入模板量相当于μl血清则检测限相当于拷贝/μl。此推断仅是针对FQPCR技术本身的检测限度，未就临床上有意义的最小病源体核酸的拷贝数进行讨论。

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