Digital PCR คืออะไร และใช้ทำงานด้านไหน

Digital PCR (dPCR)

Digital PCR (dPCR) เป็นเทคนิคที่พัฒนามาจาก Polymerase Chain Reaction (PCR) แบบดั้งเดิม โดยมีความสามารถในการตรวจจับและวัดปริมาณกรดนิวคลีอิก (DNA หรือ RNA) ได้อย่างแม่นยำและละเอียดกว่าการทำ quantitative PCR (qPCR) เทคนิคนี้เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีปริมาณน้อย หรือมีเป้าหมายที่ต้องการวัดอยู่ในระดับต่ำมาก

หลักการทำงานของ Digital PCR

Digital PCR มีหลักการทำงานโดยการแบ่งตัวอย่าง DNA หรือ cDNA ออกเป็นจำนวนมากของไมโครรีแอคชัน (microreaction) หรือดรอปเล็ต (droplet) แต่ละรีแอคชันจะทำปฏิกิริยา PCR แยกจากกันเป็นอิสระ และมีเพียง DNA เป้าหมายเดียวในแต่ละรีแอคชัน ผลลัพธ์จะถูกวิเคราะห์แบบไบนารี (Binary Analysis) คือ มีสัญญาณ (positive) หรือไม่มีสัญญาณ (negative) จากนั้นใช้สถิติ Poisson ในการคำนวณปริมาณของ DNA เป้าหมายที่แท้จริง

ข้อดีของ Digital PCR

• ความแม่นยำสูง: สามารถวัดปริมาณ DNA หรือ RNA ได้โดยไม่ต้องใช้ standard curve เหมือน qPCR

• ความไวสูง: สามารถตรวจจับตัวอย่างที่มี DNA เป้าหมายปริมาณน้อยได้อย่างแม่นยำ

• ทนต่อการรบกวน: ไม่ได้รับผลกระทบจาก inhibitors ในตัวอย่างมากนัก

• สามารถใช้วิเคราะห์ความแตกต่างเล็ก ๆ ในลำดับพันธุกรรม เช่น การตรวจหาการกลายพันธุ์ที่พบในปริมาณน้อย

การประยุกต์ใช้ Digital PCR ในงานวิจัยและการแพทย์

1. การตรวจวินิจฉัยโรคมะเร็ง

   • ตรวจหา circulating tumor DNA (ctDNA) จากตัวอย่างเลือดเพื่อติดตามมะเร็งในผู้ป่วย

   • ตรวจหาการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง เช่น EGFR, KRAS, BRAF

2. การตรวจหาโรคติดเชื้อ

   • ตรวจเชื้อไวรัส เช่น HIV, HBV, HCV และ SARS-CoV-2 ด้วยความแม่นยำสูง

   • ตรวจหาการติดเชื้อที่มีปริมาณเชื้อต่ำ เช่น Mycobacterium tuberculosis

3. การวิเคราะห์การกลายพันธุ์ของ DNA

   • ตรวจหา Single Nucleotide Polymorphism (SNP) ที่เกี่ยวข้องกับโรคทางพันธุกรรม

   • ตรวจวิเคราะห์โครโมโซมผิดปกติ เช่น การตรวจ Non-Invasive Prenatal Testing (NIPT)

4. การศึกษายีนและการแสดงออกของยีน

   • ใช้วัดปริมาณ RNA โดยตรงหลังจากทำ Reverse Transcription (RT-dPCR)

   • วิเคราะห์ epigenetics เช่น การตรวจหาการ methylation ของ DNA

5. การควบคุมคุณภาพของเซลล์และชีวเภสัชภัณฑ์

   • ใช้ในกระบวนการผลิตเซลล์บำบัดหรือยีนบำบัดเพื่อตรวจสอบปริมาณของ DNA เป้าหมาย

สรุป

Digital PCR เป็นเทคนิคที่มีความแม่นยำสูงสำหรับการวัดปริมาณกรดนิวคลีอิก เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีปริมาณต่ำ หรือมีการกลายพันธุ์เฉพาะที่ต้องการตรวจสอบอย่างละเอียด มีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในงานวิจัยทางการแพทย์ การตรวจวินิจฉัยโรค และการศึกษาพันธุกรรม ทำให้เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญในการวิเคราะห์ชีวโมเลกุลยุคปัจจุบัน