[發明專利]基于回歸的多級PCR分析系統

無效

• 申請號: 200980140557.2
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN102187215A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: J·雷納
• 申請（專利權）人: 生物輻射實驗室股份有限公司
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 毛力

優先權要求

本申請要求2008年9月9日提交的題為“基于回歸的多級PCR分析系統(MULTI-STAGE，REGRES?SION-BASED?PCR?ANALYSIS?SYSTEM)”的美國臨時申請No.61/095,410(代理人案號No.002558-083200US)的優先權，并且是該臨時申請的非臨時申請，該申請No.61/095,410的全部內容通過引用通用地結合于此。

背景技術

本發明一般涉及分析數據處理系統和方法，其分析諸如聚合酶鏈反應(PCR)的呈現擴增的生物和/或化學反應所產生的數據。

許多實驗過程呈現量的擴增。例如，在PCR中，該量可能對應于已被復制的DNA鏈的片段的數量，該數量在PCR數據曲線的擴增區中所呈現的擴增階段期間急劇增加。PCR數據典型地是由顯示出線性漂移基線的區域所描述的，該區域是擴增區中的指數生長的前兆。當消耗品耗盡時，該曲線翻轉并漸近。呈現擴增的其它實驗過程包括細菌生長過程。

實驗過程的量經由數據信號從實驗設備檢測得到。例如，可通過對來自在各個孔或管中進行的一種或多種反應的不同激發波長和發射波長進行成像來收集該數據。該數據信號包含多個數據點，對這些數據點進行分析以確定與擴增有關的信息。所收集的數據然后典型地被存儲以便將來使用。

可能利用PCR數據進行的分析的一個示例被稱為基線測定。基線表示數據中的噪聲或儀器專屬電平，而非擴增。為了更好地分析數據的擴增區，通常需要從數據信號中去掉線性漂移基線。此類基線測定能有助于確定基線以上的實際擴增水平。對于某些類型的分析，由于基線基于每個曲線而不同，因此這樣允許對不同曲線的擴增級之間的比較。基線測定的示例能在美國專利公開2006/0269947中找到，該專利公開通過引用結合在此用于所有目的。

通常利用PCR數據進行的另一分析是計算一些以絕對值或相對值表示的反應中的特定靶分子的定量。這能通過指定與基準閾值相對應的目標信號閾值來實現。達到該目標閾值所需的循環數量隨后被稱為Ct值。用于確定反應的Ct值的先前方法通常受例如對原始數據或原始數據中的噪聲的建模準確度限制。

雖然存在用于這些和其它類型的分析的方法，但從放大系統收集的數據通常包括顯著的噪聲和其它不定方面，這些方面會妨礙對反應特性的高效和準確的確定。因此，需要用于分析擴增曲線的新方法。

發明內容

實施例提供用于分析數據以確定PCR過程或呈現擴增的其它過程的性質的系統、方法以及裝置。在一個實施例中，可使用多級函數擬合來提高所確定性質的準確度。在一個方面中，這些性質包括基線、擴增過程(不管擴增是否存在)的基準定量值(例如，Ct值)以及擴增過程的效率。

根據一個實施例，提供了一種根據表示反應的擴增過程的數據集來確定生物和/或化學反應的一種或更多種性質的方法。接收表示一具有基線部分和生長部分的曲線的數據點集。每個數據點表示擴增過程期間的物質的物理量。處理器計算逼近該數據點集的第一函數。從該第一函數提取一個或更多個參數。處理器使用這一個或更多個參數來計算逼近該數據點集的第二函數。利用第二函數來確定生物和/或化學反應的一種或更多種性質。

根據另一實施例，提供了一種確定由生物和/或化學反應的擴增過程所產生的擴增曲線的基線區域的方法。接收表示一具有基線部分和生長部分的曲線的數據點集。處理器計算逼近該數據點集的函數。計算該函數的一階導數以獲得一階導數函數。處理器通過從一階導數函數的一對應點到一固定位置對一階導數函數進行積分以獲得對應的積分面積來確定基線區域的結尾。積分面積在特定范圍內的點被選擇作為基線區域的結尾。也確定基線區域的起點。

根據另一實施例，提供了一種根據表示反應的擴增過程的數據集來確定生物和/或化學反應的基準值的方法。接收表示一具有基線部分和生長部分的曲線的數據點集。處理器確定逼近該數據點集的函數。處理器確定逼近該數據點集的函數。處理器計算該函數的至少兩個導數。確定擴增過程中每一個導數具有最大值時的對應時間。將該生物和/或化學反應的基準值計算為對應時間的加權平均值。

在一個實施例中，通過檢查數據的斜率或逼近該數據的函數是否具有大于閾值的斜率來區分所收集的數據中表示擴增的數據與表示突變或其它錯誤的數據。在另一實施例中，使用包含漂移項的經修改S形函數(sigmoid?function)來逼近表示擴增過程的數據。

本發明的其它實施例涉及與本文中所描述方法相關聯的系統和計算機可讀介質。

參照以下詳細描述和附圖，可獲得對本發明的本質和優點的更好理解。

附圖說明

圖1示出PCR擴增曲線的示例。