玩转qPCR系列:数据分析第一关

       上一期介绍了多重qPCR中如何验证性能及Tm的优化,本期迎来了MIQE的最后一个部分——数据分析,该部分的内容较多,大概需要5-6期的内容来完成。

 

数据分析软件

       目前,能够用于qPCR数据分析的软件数不胜数,除了仪器厂家提供的商业软件之外,还有很多免费的第三方软件及网站,如SATQPCR Website[1],这是个免费的数据分析网站(Fig 1),我之前在丁香学术上写过一篇推送专门介绍这个网站[2],大家感兴趣可以参考。这个网站优势在于按照MIQE原则设计,用起来也比较简单;缺点就是交互性稍差,内容稍显单薄,而且输出的结果不易解读。不同的分析工具其算法和使用的模型可能是不同的,大家可能也有类似经验,同样的qPCRraw data在不同的软件甚至同一软件不同版本中得到不同的表达结果。因此,使用时要报告分析工具的名称、来源及版本。         

Figure 1. SATQPCR web tool. 官方网址是http://satqpcr.sophia.inra.fr/cgi/home.cgi.

Cq决定方式

       在最开始的几期推送中,我专门讲过Cq值的几种决定方式——Threshold method、Fit-point method和2nd DerivativeMaximum Method,它们有不同的适用条件和背景。总体来说,Thresholdmethod是应用最广泛的。绝大部分的数据分析软件都可以提供这三种方式,根据原始数据的情况灵活选择,并在文章中加以备注说明。

Outlier

       通俗的讲,outlierdata就是“离群”的、“特立独行”的数据点。某个样品的三个技术学重复Cq值分别是30.2、30.5和32.9,那么32.9就是“疑似”的outlier,当然,真正的判断过程远没有这么主观、简单。qPCR实验中,outlier出现的原因很多,包括不具有代表性的取样、转录误差、操作不合格及测量误差等,因此出现outlier后要逐一排除可能的原因。Outlier是让很多qPCRer深恶痛绝的,辛辛苦苦忙了好几天的实验,最后就可能由于它的存在而拿不到统计学显著的结论,根本原因在于Outlier会直接导致mean的偏差及SD的增大。因此得到raw data后要对outlier进行确认并加以排除。

       判断哪个数据点是outlier并非如上面的例子这样简单,仅仅依靠“眼力”和“感觉”肯定不可靠。第一种方法比较直观——箱线图,它给出的信息包括中位值、25%分位、75%分位和95%置信区间(Fig 2)。它假定normaldata的范围是[25%分位-1.5*(75%分位-25%分位), 75%分位+1.5*(75%分位-25%分位)],超出此范围的就是outlier[3]

Figure 2. 用于判断outlier的箱线图

       第一种方法虽然简单明了,但内在逻辑性不强,难以解释其背后的统计学原理;第二种方法是ISO5725-2推荐的,采用Grubbs’ Test进行检验[4]其统计量G= max | Cqi-MeanCq| / SDCq,通过查表可以得到p值,如果p<0.01,就判定是outlier;0.01<p<0.05,就判定是straggler(Tab.3)。Straggler一般不推荐删除,除非有特殊的技术学考虑;outlier可以删掉。显然,第二种方法有更深厚的理论依据。

Table 3. Grubbs’ test用于三个样本结果的outlier判定

       无论采用哪种判断方法,都要加以备注,并注明对outlier的处理方式。要特别注意的是,3个技术学重复远远不足以判断outlier。一开始的例子中,不能因为32.9离mean最远就加以排除。碰到这种情况应该重复试验,并采用至少5个技术学重复。

 NTC的结果

        之前在qPCR性能指标部分讲过NTC。无论是染料法还是探针法,都要报告NTC的Cq值,并且NTC孔的数量要与样本的技术学重复保持一致。定性实验中,如果碰到NTC的Cq值小于40且污染原因不易排查的情况,要保证阳性对照和判为阳性的样本Cq值至少要比NTC小5个循环;更严格地,经过统计检验后再下结论。

 

      下一期介绍数据分析的第二关,包括内参基因的选择及normalization。

   

 

参考文献

1. Rancurel, Corinne, et al. “SATQPCR:Website for statistical analysis of real-time quantitative PCRdata.” Molecular and cellular probes 46 (2019): 101418.

2.  https://mp.weixin.qq.com/s/XiXsPV8mDErfMBSgU7zQHA

3.  Tukey JW: Exploratory data analysisAddison Wesley Publishing, Reading; 1977. ISBN 0201076160

4.  Burns, Malcolm J., et al. “Standardizationof data from real-time quantitative PCR methods–evaluation of outliers andcomparison of calibration curves.” BMC biotechnology 5.1 (2005): 31.

基础实验

玩转qPCR系列:多重qPCR及Tm优化

2020-8-14 22:26:43

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2020-8-14 22:27:05

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