Computational analysis of stochastic heterogeneity in PCR amplification efficiency revealed by single molecule barcoding
Notice bibliographique
Résumé
The polymerase chain reaction (PCR) is one of the most widely used techniques in molecular biology. In combination with High Throughput Sequencing (HTS), PCR is widely used to quantify transcript abundance for RNA-seq, and in the context of analysis of T and B cell receptor repertoires. In this study, we combine DNA barcoding with HTS to quantify PCR output from individual target molecules. We develop computational tools that simulate both the PCR branching process itself, and the subsequent subsampling which typically occurs during HTS sequencing. We explore the influence of different types of heterogeneity on sequencing output, and compare them to experimental results where the efficiency of amplification is measured by barcodes uniquely identifying each molecule of starting template. Our results demonstrate that the PCR process introduces substantial amplification heterogeneity, independent of primer sequence and bulk experimental conditions. This heterogeneity can be attributed both to inherited differences between different template DNA molecules, and the inherent stochasticity of the PCR process. The results demonstrate that PCR heterogeneity arises even when reaction and substrate conditions are kept as constant as possible, and therefore single molecule barcoding is essential in order to derive reproducible quantitative results from any protocol combining PCR with HTS.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».