用于检测和校正实时PCR信号中的跳跃的方法和系统技术方案

提供了用于检测和可能校正来自生长过程的数据中的跳跃误差或使其无效的系统、方法和装置。可以通过测定数据集的二阶导数并鉴定在二阶导数中具有相反符号的两个连续循环而鉴定跳跃误差。一旦已经检测到跳跃误差，则可以基于各种标准校正数据集或使其无效。是否无效或校正可以基于绝对跳跃高度、相对跳跃高度(例如，相对于净生长或相对于基线)、跳跃的绝对位置(循环数)或相对位置。在一种实施方式中，可以通过从跳跃后的点减去跳跃高度或通过将跳跃高度添加至跳跃前的点而校正跳跃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本公开总体涉及用于处理由样品的生长过程(例如，PCR或细菌)导致的数据的系统和方法，更具体地涉及用于检测跳跃误差的系统和方法。背景聚合酶链式反应是用于酶促合成或扩增定义核酸序列的体外方法。所述反应通常使用两个寡核苷酸引物，其与相反链杂交且侧接待扩增的模板或目标DNA序列。引物的延伸由热稳定的DNA聚合酶催化。涉及模板变性、引物退火和由聚合酶延伸退火引物的重复系列的循环提供特定DNA片断的指数累积。荧光探针或标记通常用于过程中，以便于扩增过程的检测和定量。具体而言，同质(homogeneous)且在扩增开始或反应物理采样用于分析后不需要添加试剂的荧光技术是有吸引力的。示例性同质技术使用定位目标区域的寡核苷酸引物和用于生成信号的荧光标记或染料。典型的基于PCR的方法使用具有两个相互作用的发色团的FRET寡核苷酸探针(相邻的杂交探针，TaqMan探针，分子信标，Scorpions)，只具有一个荧光团的单一寡核苷酸探针(G-猝灭探针，Crockett,A. O.和C. T. Wittwer, Anal. Biochem. 2001;290:89-97和SimpleProbes, Idaho Technology)，和使用dsDNA染料(例如，SYBR Green I)替代共价的、荧光标记的寡核苷酸探针的技术。PCR中结合所有双链(ds)DNA的DNA结合染料引起结合后染料的荧光。因此，PCR过程中DNA产物的增加因此导致荧光强度的增加，并且在每个循环测量，从而允许DNA浓度得到定量。然而，一个潜在的缺点是与所有dsDNAPCR产物的非特异性结合，这影响精确定量。关于标准稀释，PCR中的dsDNA浓度可以得到测定。荧光报道探针仅检测特异性探针结合的DNA序列，因此显著增加特异性。这允许定量扩增物，甚至在非特异性DNA扩增存在的情况下。为了在相同反应中检测多个目标，荧光探针可以用于多重测定中，其中具有不同颜色标记的特异性探针用于每个目标。荧光报道探针的特异性还防止引物二聚体引起的测量干扰，所述引物二聚体是在扩增过程中不期望的副产物。大多数应用基于荧光报道化合物和结合探针的荧光猝灭剂的相互作用。只要报道分子和猝灭剂化合物密切靠近，则在用激发源(例如，激光，LED等)激发后只有基础荧光可以检测到。一旦扩增发生，则报道分子和猝灭剂化合物的相互作用受到破坏，导致可检测的荧光信号。在每个PCR循环扩增的产物的增加导致荧光的成比例增加，这是由于报道分子和猝灭剂化合物的相互作用减弱。通常，在每个扩增循环中检测和测量荧光，并且其对应于产物的指数增加的几何增加用于测定每个反应中的阈值循环(CT)。典型的动态PCR曲线显示于图1A中，其中绘制了典型PCR过程的荧光强度值相对于循环数。在这种情况下，在PCR过程的每个循环中监测PCR产物的形成。扩增通常在热循环仪中测量，其包括用于测量扩增反应过程中的荧光信号的组分和设备。这样的热循环仪的一个实例是RocheDiagnostics LightCycler (目录号20110468)。扩增产物，例如，借助荧光标记的杂交探针(所述探针只有当结合目标核酸时才发射荧光信号)来检测，或者在某些情况下还借助结合双链DNA的荧光染料来检测。然而，数据中可以出现误差，由此在数据的分析和从所述分析获得的所得物理特性(例如，起始材料的定量)中引起误差。误差的一种特定类型是跳跃误差。这些跳跃的原因可能是由于气泡、覆盖膜上的液滴、弯液面改变、微粒、热或其他问题。因此期望提供用于检测和可能校正来自生长过程的数据中的跳跃误差的系统和方法。概述提供了用于检测和可能校正来自生长过程的数据中的跳跃误差或使其无效的系统、方法和装置。实施方案可以通过测定数据集的二阶导数并鉴定在二阶导数中具有相反符号的两个连续循环而鉴定跳跃误差。一旦已经检测到跳跃误差，则可以基于各种标准校正数据集或使其无效。是否无效或校正可以基于绝对跳跃高度、相对跳跃高度(例如，相对于净生长或相对于基线)、跳跃的绝对位置(循环数)或相对位置(例如，相对于生长曲线的区域，诸如基线或指数期)。在一种实施方式中，可以通过从跳跃后的点减去跳跃高度或通过将跳跃高度添加至跳跃前的点而校正跳跃。其他实施方案涉及与本文描述的方法相关的系统和计算机可读介质。在本专利技术的一个方面，提供了检测生长过程的生长曲线中的跳跃误差的方法。本文中，所述方法包括在计算机系统接收代表生长曲线的数据集，所述数据集包括多个数据点，每个数据点具有循环数和生长过程在所述循环数的信号强度的一对坐标值；通过计算机系统计算内核与所述数据集的离散卷积，以获得所述数据集在所述循环数的二阶导数；鉴定两个连续循环数是否对于具有不同符号的二阶导数具有值；当第一循环数和第二循环数分别对于具有不同符号的二阶导数具有第一值和第二值时，确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小是否大于阈值；并且基于确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小大于所述阈值来鉴定在代表生长曲线的数据集中已经发生跳跃误差。在一些实施方案中，所述方法进一步包括确定所述第一值和所述第二值两者的大小是否大于一个或多个阈值，其中鉴定具有跳跃误差基于确定所述第一值和所述第二值两者的大小大于一个或多个阈值。在某些实施方案中，所述阈值测试所述第一值和所述第二值对于二阶导数相对于其他值是否具有最高的大小。在一些实施方案中，所述阈值是预定值。在一些实施方案中，所述第一值是正的，且所述第二值是负的。在一些实施方案中，所述方法进一步包括确定所述跳跃误差的一种或多种特性；并且当所述跳跃误差的一种或多种特性满足一种或多种无效标准时，使所述数据集无效。在某些实施方案中，所述一种或多种无效标准包括所述第一值和/或所述第二值的大小中的至少一种，和所述跳跃误差的位置。在一个实施方案中，所述第一值和/或所述第二值的大小是相对于数据集中的基线或净生长。在另一个实施方案中，所述跳跃误差的位置是相对于所述生长曲线的区域的位置。在一些实施方案中，所述方法进一步包括针对所述跳跃误差校正所述数据集。在一个实施方案中，所述方法进一步包括确定所述跳跃误差的一种或多种特性，其中当所述跳跃误差的一种或多种特性满足一种或多种校正标准时，校正所述数据集。在特定实施方案中，所述一种或多种校正标准包括所述第一值和/或所述第二值的大小中的至少一种，和所述跳跃误差的循环数。在另一个实施方案中，所述方法进一步包括将函数拟合至经校正的数据集；并且分析经拟合的函数以确定所述生长过程的特性。在又另一个实施方案中，校正所述数据集包括鉴定所述跳跃误差的位置X；确定所述跳跃误差的高度；并且使用所述大小以校正所述跳跃误差之前的循环数的信号强度或校正所述跳跃误差之后的循环数的数据集。在某些实施方案中，校正所述数据集进一步包括使大于X+2的循环数的信号强度的值偏移，以对应于少一个循环数。在一些实施方案中，所述方法进一步包括在鉴定跳跃误差之后，针对两个连续循环数对于具有不同符号的二阶导数具有值的其他位置搜索所述数据集。在另一个方面，本专利技术涉及计算机产品，其包含存储多个指令的非临时性计算机可读介质，当执行时，所述指令控制计算机系统以检测生长过程的生长曲线中的跳跃误差，所述指令包含：接收代表生长曲线的数据集，本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测生长过程的生长曲线中的跳跃误差的方法，所述方法包括：‑ 在计算机系统接收代表生长曲线的数据集，所述数据集包括多个数据点，每个数据点具有循环数和所述生长过程在所述循环数的信号强度的一对坐标值；‑ 通过所述计算机系统计算内核与所述数据集的离散卷积，以获得所述数据集在所述循环数的二阶导数；‑ 鉴定两个连续循环数是否对于具有不同符号的二阶导数具有值；‑ 当第一循环数和第二循环数分别对于具有不同符号的二阶导数具有第一值和第二值时，确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小是否大于阈值；并且‑ 基于确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小大于所述阈值来鉴定在代表所述生长曲线的数据集中已经发生跳跃误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 14/1443821.检测生长过程的生长曲线中的跳跃误差的方法，所述方法包括：- 在计算机系统接收代表生长曲线的数据集，所述数据集包括多个数据点，每个数据点具有循环数和所述生长过程在所述循环数的信号强度的一对坐标值；- 通过所述计算机系统计算内核与所述数据集的离散卷积，以获得所述数据集在所述循环数的二阶导数；- 鉴定两个连续循环数是否对于具有不同符号的二阶导数具有值；- 当第一循环数和第二循环数分别对于具有不同符号的二阶导数具有第一值和第二值时，确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小是否大于阈值；并且- 基于确定所述第一值和所述第二值中的至少一个的大小大于所述阈值来鉴定在代表所述生长曲线的数据集中已经发生跳跃误差。2.权利要求1的方法，其进一步包括：- 确定所述第一值和所述第二值两者的大小是否大于一个或多个阈值，其中鉴定具有跳跃误差基于确定所述第一值和所述第二值两者的大小大于所述一个或多个阈值。3.权利要求2的方法，其中所述阈值测试所述第一值和所述第二值对于二阶导数相对于其他值是否具有最高的大小。4.权利要求1至3中任一项的方法，其中所述阈值是预定值。5.权利要求1至4中任一项的方法，其中所述第一值是正的，且所述第二值是负的。6.权利要求1至5中任一项的方法，其进一步包括：- 确定所述跳跃误差的一种或多种特性；且- 当所述跳跃误差的一种或多种特性满足一种或多种无效标准时，使所述数据集无效。7.权利要求6的方法，其中所述一种或多种无效标准包括以下中的至少一种：- 所述第一值和/或所述第二值的大小，和- 所述跳跃误差的位置。8.权利要求7的方法，其中所述第一值和/或所述第二值的大小是相对于所述数据集中的基线或净生长。9.权利要求7的方法，其中所述跳跃误差的位置是相对于所述生长曲线的区域的位置。10.权利要求1至9中任一项的方法，其进一步包括：- 针对所述跳跃误差校正所述数据集。11.权利要求10的方法，其进一步包括：- 确定所述跳跃误差的一种或多种特性，其中当所述跳跃误差的一种或多种特性满足一种或多种校正标准时，校正所述数据集。12.权利要求11的方法，其中所述一种或多种校正标准包括以下中的至少一种：- 所述第一值和/或所述第二值的大小，和- 所述跳跃误差的循环数。13.权利要求10的方法，其进一步包括：- 将函数拟合至经校正的数据集；且- 分析经拟合的函数以确定所述生长过程的特性。14.权利要求10的方法，其中校正所述数据集包括：- 鉴定所述跳跃误差的位置X；- 确定所述跳跃误差的高度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：RT库尼克，
申请(专利权)人：豪夫迈·罗氏有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH