Coid-lamp：マルチプレックス核酸の定量化用の色エンコードのインテリジェントなデジタルランプ

マルチプレックス、デジタル核酸テストには重要な生物医学的アプリケーションがありますが、既存の方法では、ターゲット固有で最適化が困難な蛍光プローブを使用して、広範囲にわたるアプリケーションを制限します。ここでは、複数の核酸標的の共同識別のために、色エンコードのインテリジェントなデジタルループ媒介等温増幅（Coid-lamp）を報告します。COID-LAMPサプリメント異なる染料を使用して、さまざまなプライマー溶液を使用し、プライマー液滴とサンプル液滴を生成し、これらの2種類の液滴をMicrowellアレイデバイスにまとめてランプを実行します。イメージング後、液滴の色を分析してプライマー情報をデコードし、液滴内の沈殿物副産物を検出してターゲット占有率を決定し、濃度を計算しました。最初に、信頼できる液滴検出のための深い学習アルゴリズムに基づいて画像分析パイプラインを確立し、核酸定量の分析性能を検証しました。次に、蛍光色素をコーディング材料として使用してコイドランプを実装し、8枚のデジタル核酸アッセイを確立し、信頼できるコーディング性能と多重核酸定量の能力を確認しました。さらに、4プレックスアッセイにBrightfield Dyesを使用してCoid-Lampを実装しました。これは、オプティックスの需要を最小限に抑えたBrightfieldイメージングのみによってアッセイが実現できることを示唆しています。コイドランプは、マルチプレックスおよびインテリジェントな画像分析における深い学習における液滴マイクロ流体の利点を活用して、多重核酸の定量化に便利なツールを提供します。

Multiplex, digital nucleic acid tests have important biomedical applications, but existing methods mostly use fluorescent probes that are target-specific and difficult to optimize, limiting their widespread applications. Here, we report color-encoded, intelligent digital loop-mediated isothermal amplification (CoID-LAMP) for the coidentification of multiple nucleic acid targets. CoID-LAMP supplements different primer solutions with different dyes, generates primer droplets and sample droplets, and collectively pairs these two types of droplets in a microwell array device to perform LAMP. After imaging, the droplet colors were analyzed to decode the primer information, and the precipitate byproducts within droplets were detected to determine the target occupancy and calculate the concentrations. We first established an image analysis pipeline based on a deep learning algorithm for reliable droplet detection and validated the analytical performance in nucleic acid quantification. We then implemented CoID-LAMP using fluorescent dyes as the coding materials and established an 8-plex digital nucleic acid assay, confirming the reliable coding performance and the capability of multiplex nucleic acid quantification. We further implemented CoID-LAMP using brightfield dyes for a 4-plex assay, suggesting that the assay could be realized solely by brightfield imaging with minimal demand on the optics. Leveraging the advantages of droplet microfluidics in multiplexing and deep learning in intelligent image analysis, CoID-LAMP offers a useful tool for multiplex nucleic acid quantification.