2023년 2월 14일 화요일

Pros and cons of traditional dPCR and real-time dPCR

[English]

 Digital PCR (dPCR) is a powerful technology with several advantages over traditional PCR, but like any technology, it also has its limitations. Some of the limitations of dPCR include:


Cost: dPCR instruments and reagents can be more expensive than traditional PCR equipment and reagents, making it less accessible for some researchers.


Sample size: dPCR requires a larger sample size than traditional PCR, which can be a limitation when working with limited or precious samples.


Complexity: dPCR can be more technically challenging than traditional PCR, requiring specialized training and experience to perform and interpret results.


Droplet stability: For droplet-based dPCR systems, the stability of the droplets can be a concern. Droplets can merge or evaporate over time, which can impact the accuracy of the results.


Sensitivity: Although dPCR is highly sensitive, it may not be as sensitive as other technologies, such as quantitative PCR (qPCR), for some applications.


False positives: dPCR can generate false positive results, particularly when working with complex samples that contain inhibitory substances or contaminants.


Despite these limitations, dPCR has become a valuable tool for many researchers due to its high accuracy and robustness for quantifying specific targets in a sample. In many cases, the benefits of dPCR outweigh the limitations, making it a valuable technology for a wide range of applications.



Real-time digital PCR (dPCR) can overcome some of the limitations of traditional dPCR, but it also has its own set of limitations.


Advantages of real-time dPCR include:


Improved accuracy: Real-time dPCR provides more accurate results by continuously monitoring the amplification of target DNA in each droplet, and avoiding any potential problems with droplet stability.


Lower cost: Real-time dPCR systems can be less expensive than traditional dPCR systems, as they do not require the use of specialized instruments for droplet formation and analysis.


Increased sensitivity: Real-time dPCR can be more sensitive than traditional dPCR, as it provides a continuous measurement of the target DNA throughout the amplification process.


However, real-time dPCR also has some limitations, including:


Complexity: Real-time dPCR can still be a technically challenging procedure, requiring specialized training and experience to perform and interpret results.


Sample size: Real-time dPCR still requires a larger sample size than traditional PCR, which can be a limitation when working with limited or precious samples.


False positives: Real-time dPCR can still generate false positive results, particularly when working with complex samples that contain inhibitory substances or contaminants.


In conclusion, real-time dPCR offers many benefits over traditional dPCR, but it is still a complex technology with limitations. It is important to carefully consider the specific needs and limitations of your project when deciding whether to use real-time dPCR or another technology


[한국어]

디지털 PCR(dPCR)은 기존 PCR에 비해 몇 가지 장점이 있는 강력한 기술이지만, 모든 기술이 그렇듯 한계도 있습니다. dPCR의 몇 가지 한계는 다음과 같습니다:


비용: dPCR 기기 및 시약은 기존 PCR 장비 및 시약보다 비쌀 수 있으므로 일부 연구자들은 접근성이 떨어질 수 있습니다.


샘플 크기: dPCR은 기존 PCR보다 더 큰 샘플 크기가 필요하며, 이는 제한적이거나 귀중한 샘플로 작업할 때 제한이 될 수 있습니다.


복잡성: dPCR은 기존 PCR보다 기술적으로 더 까다로울 수 있으며, 결과를 수행하고 해석하는 데 전문적인 교육과 경험이 필요합니다.


드롭렛 안정성: 드롭렛 기반 dPCR 시스템의 경우, 드롭렛의 안정성이 문제가 될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 액적이 합쳐지거나 증발할 수 있으며, 이는 결과의 정확성에 영향을 미칠 수 있습니다.


민감도: dPCR은 민감도가 높지만 일부 애플리케이션의 경우 정량적 PCR(qPCR)과 같은 다른 기술만큼 민감하지 않을 수 있습니다.


위양성: 특히 억제 물질이나 오염 물질이 포함된 복잡한 샘플로 작업할 때 dPCR은 위양성 결과를 생성할 수 있습니다.


이러한 한계에도 불구하고, 샘플에서 특정 표적을 정량화할 수 있는 높은 정확도와 견고성 덕분에 많은 연구자에게 유용한 도구로 자리 잡았습니다. 많은 경우, dPCR의 이점이 한계보다 더 크기 때문에 다양한 응용 분야에 유용한 기술입니다.



실시간 디지털 PCR(dPCR)은 기존 dPCR의 일부 한계를 극복할 수 있지만, 그 자체의 한계도 있습니다.


실시간 dPCR의 장점은 다음과 같습니다:


정확도 향상: 실시간 dPCR은 각 방울에서 표적 DNA의 증폭을 지속적으로 모니터링하고 방울 안정성에 대한 잠재적인 문제를 방지하여 보다 정확한 결과를 제공합니다.


비용 절감: 실시간 dPCR 시스템은 액적 형성 및 분석을 위한 특수 기기를 사용할 필요가 없으므로 기존 dPCR 시스템보다 저렴할 수 있습니다.


감도 증가: 실시간 dPCR은 증폭 과정 내내 표적 DNA를 지속적으로 측정하기 때문에 기존 dPCR보다 더 민감할 수 있습니다.


그러나 실시간 dPCR에는 다음과 같은 몇 가지 제한 사항도 있습니다:


복잡성: 실시간 dPCR은 여전히 기술적으로 까다로운 절차이며, 수행 및 결과 해석을 위해 전문 교육과 경험이 필요합니다.


샘플 크기: 실시간 dPCR은 여전히 기존 PCR보다 더 큰 샘플 크기가 필요하며, 이는 제한적이거나 귀중한 샘플로 작업할 때 제한이 될 수 있습니다.


위양성: 특히 억제 물질이나 오염 물질이 포함된 복잡한 샘플로 작업할 때 실시간 dPCR은 여전히 위양성 결과를 생성할 수 있습니다.


결론적으로, 실시간 dPCR은 기존 dPCR에 비해 많은 이점을 제공하지만 여전히 한계가 있는 복잡한 기술입니다. 실시간 dPCR을 사용할지 다른 기술을 사용할지 결정할 때는 프로젝트의 특정 요구 사항과 한계를 신중하게 고려하는 것이 중요합니다.

digital PCR and sequencing

[English]

Digital PCR (dPCR) and sequencing are two different technologies used in molecular biology, each with its own unique set of applications and advantages.


dPCR is a method for quantifying specific DNA or RNA targets within a sample. The sample is partitioned into thousands of tiny droplets or wells, each of which undergoes PCR amplification independently. By counting the number of droplets that contain amplified target DNA, dPCR provides a highly accurate estimate of the initial target concentration. dPCR is particularly useful for analyzing rare or low-frequency targets, and can also be used for absolute quantification of DNA or RNA targets.


Sequencing, on the other hand, is a method for determining the specific order of nucleotides (A, C, G, T) in a DNA molecule. There are several different sequencing technologies available, including Sanger sequencing, Next-Generation Sequencing (NGS), and Third-Generation Sequencing (TGS), each with its own set of advantages and disadvantages. Sequencing is used to identify mutations and genetic variations, to study the genetic makeup of organisms, and to assemble genomes, among other applications.


In summary, dPCR is a quantitative technology used for measuring specific targets in a sample, while sequencing is a qualitative technology used for determining the specific order of nucleotides in a DNA molecule.



[한국어]

디지털 PCR(dPCR)과 시퀀싱은 분자 생물학에서 사용되는 두 가지 기술로, 각각 고유한 응용 분야와 장점을 가지고 있습니다.


dPCR은 샘플 내에서 특정 DNA 또는 RNA 표적을 정량화하는 방법입니다. 샘플은 수천 개의 작은 방울 또는 웰로 분할되며, 각 웰은 독립적으로 PCR 증폭을 거칩니다. 증폭된 표적 DNA가 포함된 액적의 수를 세어 초기 표적 농도를 매우 정확하게 추정할 수 있습니다. dPCR은 희귀하거나 빈도가 낮은 표적을 분석하는 데 특히 유용하며, DNA 또는 RNA 표적의 절대 정량화에도 사용할 수 있습니다.


반면에 시퀀싱은 DNA 분자에서 뉴클레오티드(A, C, G, T)의 특정 순서를 결정하는 방법입니다. 생어 시퀀싱, 차세대 시퀀싱(NGS), 3세대 시퀀싱(TGS) 등 여러 가지 시퀀싱 기술을 사용할 수 있으며, 각 기술에는 고유한 장단점이 있습니다. 시퀀싱은 돌연변이와 유전적 변이를 식별하고, 유기체의 유전적 구성을 연구하고, 게놈을 조립하는 등 다양한 용도로 사용됩니다.


요약하자면, dPCR은 샘플의 특정 표적을 측정하는 데 사용되는 정량적 기술인 반면, 시퀀싱은 DNA 분자의 특정 뉴클레오티드 순서를 결정하는 데 사용되는 정성적 기술입니다.





2016년 11월 27일 일요일

Arduino 2. 아두이노란 무엇인가?




Arduinoboard 뿐만 아니라 module, shield 그리고 종합세트인 kit이 있다. Module board에서 핵심 부분을 모아 더 작게 만든것이고, shieldboard의 부족한 기능(무선통신, 그래픽 등)을 보완하도록 만든 보조 장치다. 따라서 사용자의 목적에 따라 Arduino에 다양한 제품을 선택해 활용할 수 있다(그림 2).  


그림 2. 사용 목적에 따른 Arduino 제품들[1]


이번 실험에 사용할 Arduino Uno board는 초심자용 board 이지만, Arduino의 가장 기본적이고 대표적인 reference board 이다. Arduino 하면 가장 먼저 접하는 boardUno는 이탈리아어로 하나, 첫째라는 뜻이다. 가격은 board 1개에 8000원 정도로 저렴하며(그림 3), Atmel사의 ATmega328P microcontroller를 기반으로 구성되어 있다.



그림 3. Arduino Uno board

ATmega328P microcontroller pin map(그림 4)에서 알 수 있듯이, Arduino Uno boardATmegar328P microcontroller를 사용자가 쉽게 쓸 수 있게 각 pin의 기능을 board에 모으고 외부 장치와 연결을 편하게 해놓은 것이다





그림 4. Arduino Uno board에 핵심인 ATmega328 chip pin map[2]



Arduino Uno board14개의 digital input/output pin, 6개의 analog input pin, 16 MHz quartz crystal, USB 연결부, 외부전원 연결부로 구성되어 있다(그림 5). Arduino Uno board를 사용하기에 앞서 우리가 실제로 쓰는 부분의 역할에 대해 자세히 알아보도록 한다

그림 5. Arduino Uno board의 각 부분에 명칭과 역할[3]

 Board에서 가장 많이 쓰이는 것은 14개의 Digital I/O pin들이며 0 ~ 13번으로 표시되어 있다. Digital pin들 중 우리가 실제로 사용하는 것은 2 ~ 13 번으로, 외부에 digital 신호(0 또는 1의 이진수 신호)를 받거나 보내는데 사용한다. 신호를 받거나(입력) 보내는 것(출력)Arduino와 외부 스위치를 연결했을 때 스위치가 눌렀는지 아닌지를 확인(입력기능) 하거나, ArduinoLED를 연결했을 때 Arduino에서 LED를 켜고 끄는 장치(출력기능)로 사용하는 것을 말한다. 입력기능은 외부 스위치가 열려있는지, 닫혀있는지에 따라 포트로 들어오는 전압값이 0 V 혹은 5 V 인지를 인지하여 입력신호(스위치의 상태)를 알려준다. 출력기능은 Arduino와 연결된 장치에 전압을 주지 않으면(0 V) Low 신호, 즉 장치를 끄는 역할을 하는 것이고 전압을 주면(5 V) High 신호, 장치를 켜는 역할을 하는 것을 말한다. 특히 출력기능은 우리가 만든 프로그램으로 제어할 수 있어, 원하는 시간에 정확히 장치를 켜고 끄는 것을 할 수 있다.


[1] https://www.arduino.cc/en/Main/Products
[2] https://www.arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168
[3] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno

2016년 11월 19일 토요일

Arduino 1. 아두이노란 무엇인가?

Arduino 아두이노
아두이노를 알기 위해서는 먼저 마이크로컨트롤러를 알아야 한다.
아래 글은 내가 학부실험을 위해 작성한 실험메뉴얼에 나온 내용이다.

마이크로컨트롤러
Microcontroller[1] 는 하나의 칩 안에 microprocessor, memory, analog to digital converter, digital to analog converter, parallel I/O interface, serial I/O interface, timer, counter 를 모두 포함하는 작은 컴퓨터를 말한다(그림 1). 사용자의 다양한 요구에 맞춰 사용하는 개인용 컴퓨터(personal computer, PC)와 달리 microcontroller는 미리 프로그램 된 특정 기능을 반복적으로 처리하는데 사용한다. 성능은 PC에 비해 낮지만 기본적인 연산 능력, 신호처리기능이 있으며 소형에 저전력(µW ~ mW)에서 작동이 가능하다. 따라서 우리 주변에서 흔히 보는 전기 밥솥, 세탁기, 에어컨, TV, 핸드폰 등 거의 모든 가전 및 산업제품에서 내장되어 사용자가 버튼을 눌렀을 때 정해진 기능을 수행하는데 쓰인다.  
이처럼 microcontroller는 현대사회의 기기에 널리 쓰이는 핵심부품이지만, microcontroller에 원하는 명령을 넣고 장치를 제어하는 것은 하드웨어와 소프트웨어에 대한 상당한 경험과 지식이 있는 전문가가 아니면 하기 어려운 분야이다. Microcontroller용 프로그램을 작성해 직접 사용하려면 전문교육과 실무 경험을 몇 년간은 해야 하는 것이 필수고, microcontroller제조사에 따라 프로그램을 새로 작성해야 하며 제조사가 같더라도 모델이 다르면 호환이 되지 않아 일반 사람들에게는 진입장벽이 무척 높은 영역인 것이었다.
Image result for microcontroller 구조

그림 1. 일반적인 microcontroller 의 구성도



[1] Udayashankara, V., Microcontroller; Tata McGraw-Hill Education, 2009.

그러면 아두이노는 무엇일까 ?


2005년 이탈리아에 마시모 반지(Massimo Banzi) 교수는 디자인을 전공하는 학생들에게 IT를 융합한 작품을 만들도록 하기 위해 비전문가도 쉽게 microcontroller를 활용해 자신이 원하는 장치를 만들 수 있도록 Arduino[1] 라는 하드웨어와 똑같은 이름의 통합개발환경 (integrated development environment, IDE) 소프트웨어를 공개하였다. 공학도도 접근이 쉽지 않은 microcontroller를 임베디드 시스템(embedded system: 특정 기능을 수행하는 시스템) 개발 경험이 전혀 없는 사람도 쉽게 배우고 접근하여 사용할 수 있도록 하드웨어와 소프트웨어의 내용을 모두 오픈소스(open source) 형태로 공개하여 제공한 것이다.[2] 누구나 직접 Arduino board를 만들고 수정할 수 있게 회로도를 공개하였고, 실행 코드(code)를 기존보다 더 쉽게 제작하고 업로드(upload: 사용자가 만든 코드를 microcontroller에 전송 하는 것) 할 수 있도록 IDE 소프트웨어를 만들었다. IDE에는 편집이 쉬운 에디터(editor), 컴파일(compile: 인간이 만든 프로그래밍 언어를 기계가 인식할 수 있도록 함)과 업로드가 가능한 컴파일러 플랫폼(compiler platform)이 포함되어 있다. 프로그램 언어를 잘 모르는 초심자도 Arduino IDE 를 이용해 코딩(coding: 프로그램의 코드를 작성하는 것)을 쉽게 할 수 있도록 하였으며, 기존에 복잡한 컴파일과 업로드 과정을 벗어나 PCUSB 케이블로 연결하여 쉽게 컴파일과 업로드를 할 수 있게 만들었다. 더욱이 Arduino는 아폴로 우주 계획에 사용한 항법 컴퓨터와 비슷한 컴퓨팅 파워를 가지면서 가격은 1/35,000 수준이라 성능과 가격에 대한 부담없이 마음껏 활용할 수 있다. 따라서 예술가, 일반인, 심지어 어린이들까지도 머릿속의 상상을 실제로 구현해 볼 수 있는 환경이 Arduino를 통해 마련된 것이다. 실제로 Arduino와 사물인터넷을 결합해 집에 있는 TV, 에어컨을 제어하거나 농촌에서 자동으로 농작물에 물을 주고 습도를 조절하는 장치를 만든 예들을 쉽게 찾아 볼 수 있으며, 기분을 표현하는 디스플레이 장치, 의류, 조명등 감성과 결합한 장치들도 개발되어 있다[3]. 이처럼 Arduino 의 저렴한 가격, 낮은 진입장벽, 개방된 환경은 창업, 교육, 산업, 예술계와 같은 사회 여러 분야에 활용될 수 있는 가능성을 열어주었다.[4]



[2] 스마트과학관-사물인터넷 아두이노 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3386838&cid=58369&categoryId=58369
[3] http://www.instructables.com/id/20-Unbelievable-Arduino-Projects/





2015년 10월 27일 화요일

수학과 과학을 재미있게 배우고 싶다면 ?

배우고 익히는 즐거움

https://www.khanacademy.org/



이 site는 모두에게 개방되어있는 무료 site이다.
Site 의 사명은

"A free world-class education for anyone anywhere."

라고 한다. 즉 어디에서나 누구나에게 세계적 수준의 교육을 제공해 주는 것이다. 

간단히 구글 계정으로 로그인이 가능하여 구글을 쓴다면 회원가입이 따로 필요 없다. 

백번 듣는 것 보다 한번 해보는게 좋다. 
 지금 당장 들어가서 하나씩 들어보자. ~!!
 





2014년 11월 7일 금요일

논문 내는 절차

잘 정리된 거 같아 블로그에 남긴다. 출처는 (http://samtay.egloos.com/viewer/1026428). 어느 저널이든지 아래와 같은 절차로 진행될 것임.
(1) 논문 제출
(2) 학술지 편집자가 레프리 선정 (레프리는 보통은 한 명이지만, 사이언스나 네이쳐는 3명임. 나도 한 번 제출했다가 리젝트 먹은 적이 있어서 알고 있음.)
(3) 레프리가 심사하고, 그 결과를 편집자에게 줌.
(4) 편집자는 심사 결과 (레프리 코멘트 referee's comment라고 함)를 무기명으로 논문 저자에게 보냄. (contact author에게 보냄.) 그러나 가끔은 레프리가 자기 이름을 밝히라고 허용하는 경우도 있음. 레프리의 심사 결과는 대개 세가지. 크게 고칠 것은 없는 경우(minor revision), 논문 내용에 레프리가 크게 딴지를 거는 경우(major revision), 잡지에 실을 수준이 안되는 논문(reject). 요렇게 세 가지다.  
(5) 논문 저자가 교정하여 다시 편집자에게 답장을 씀. 출판 거절(reject)인 경우는 대개 편집자가 다른 레프리를 선정하라고 하거나, 웬만하면 제출 취소를 하라고 알려준다.
(6) 편집자가 레프리에게 다시 보냄.
(7) (3)번으로 감.
(8) 출판 허락이 떨어지면, 편집자가 원고를 type setter에게 보낸다.
(9) 이 과정에서 영어가 너무 엉터리인 문장들과 각종 오타들이 지적되어 날아 온다.
(10) 출판자는 이러한 과정을 거쳐서 만든 최종본을 type setting하고 galley proof를 보낸다. galley proof는 최종 인쇄 상태를 확인하는 마지막 절차이다.
(11) OK가 떨어지면 편집자가 논문이 실릴 학술지 권수와 페이지를 정한다.
(12) 요새는 대개 on-line 잡지가 먼저 출판되고, paperback은 나중에 출간된다.