定量PCR装置

定量PCR装置（リアルタイムPCR装置とも呼ばれる）は、 DNAを増幅・検出する分析装置です。サーマルサイクラーと蛍光光度計の機能を兼ね備え、定量PCRを可能にします。定量PCR装置は、DNA増幅中に生成される蛍光シグナルを検出します。このシグナルは、生成されたDNA量と相関関係があります。これにより、サンプル中に存在する特定のDNAを正確に定量することができます。これらの装置は、遺伝子発現解析、遺伝子変異の検出、遺伝子型判定、細菌やウイルス病原体の診断など、多くの用途で使用されています。

最初の定量PCR装置は1993年に発表され^{[ 1 ]}、1996年には2つの市販モデルが発売されました。2009年までに、7つの異なるメーカーから18種類のモデルが販売されました^{[ 2 ]} 。価格は約4,500ドルから150,000ドルまでです^{[ 3 ] [ 4 ]。}リアルタイムPCR装置の多くの構成が市場に出回っており、最も一般的に使用されているシステムは96ウェルまたは384ウェルプレートに対応するように設計されています。主な性能の寸法には、温度制御、蛍光検出（蛍光測定）、およびサンプル処理能力が含まれます。

定量PCR装置には通常、定量、融解曲線解析、品質管理指標など、リアルタイムのデータ取得と解析を行うための統合ソフトウェアが搭載されています。ほとんどのシステムはペルチェ素子を用いたサーマルブロックを使用しています。

定量PCRを効率的に実施するには、迅速かつ正確な温度制御が必要である。

PCRの30サイクルが10分未満で実証されている。^{[ 5 ]}高速サイクリングは、結果が出るまでの時間の短縮、システムのスループットの向上、反応特異性の向上など、いくつかの利点をもたらす。^{[ 6 ]}しかし実際には、使いやすさ、温度の均一性、速度の間のエンジニアリング上のトレードオフにより、反応時間は通常25分以上になる。^{[ 2 ]}

温度サイクル中の熱不均一性はPCRの変動に寄与し^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}、残念ながら、一部のサーマルサイクラーはメーカーが主張する仕様を満たしていません^{[ 10 ]} 。サーマルサイクルの速度を上げると、一般的に熱均一性が低下し、定量PCRの精度が低下する可能性があります^{[ 11 ]}。

温度の均一性は、融解点分析を行うことで異なるPCR産物を識別する能力にも直接影響します。^{[ 12 ]}均一性に加えて、機器が温度を制御できる分解能も、高分解能融解分析を行う際の性能に影響を与える要因です。^{[ 13 ]}

したがって、温度制御の速度、精度、均一性は、定量PCR装置の重要な性能特性である。

定量PCR装置は、蛍光を測定することによってPCRの進行状況と増幅産物の性質をモニタリングします。

モニタリング可能な蛍光標識の種類、測定精度、および異なる標識からの信号を識別する能力は、重要な性能特性である。

十分な光学チャンネルを備えた装置と広範なアッセイ最適化により、単一のPCR反応で最大7つの異なるターゲットを同時に定量できます。^{[ 14 ]}しかし、広範な最適化を行ったとしても、このようなマルチプレックスアッセイの有効なダイナミックレンジは、構成反応間の干渉によりしばしば低下します。^{[ 15 ]}

蛍光測定におけるノイズはqPCRの精度に影響を与える。これは通常、励起光源強度の変動、検出器ノイズ、および機械的ノイズの関数である。多因子分析では、機械的ノイズの寄与が最も重要な因子であり、光路に可動部品のないシステムは定量精度の向上をもたらす可能性が高いことが示唆されている。^{[ 9 ]}

さらに、高分解能融解分析を行う際、ヘテロ二本鎖検出の感度に影響を与える要因の一つは、蛍光測定の精度である。^{[ 13 ]}

したがって、蛍光測定における光学チャンネル数とノイズレベルも、定量PCR装置の重要な性能特性である。

• リアルタイムPCR

• 利用可能なリアルタイムPCRサイクラー