Background: Currently, a lack of consensus exists on how best to perform and interpret quantitative real-time PCR (qPCR) experiments. The problem is exacerbated by a lack of sufficient experimental detail in many publications, which impedes a reader’s ability to evaluate critically the quality of the results presented or to repeat the experiments.

Analysis of RNA expression using techniques like real-time PCR has traditionally used reference or housekeeping genes to control for error between samples. This practice is being questioned as it becomes increasingly clear that some housekeeping genes may vary considerably in certain biological samples. We used real-time reverse transcription PCR (RT-PCR) to assess the levels of 13 housekeeping genes expressed in peripheral blood mononuclear cell culture and whole blood from healthy individuals and those with tuberculosis. Housekeeping genes were selected from conventionally used ones and from genes reported to be invariant in human T cell culture. None of the commonly used housekeeping genes [e.g., glyceraldehyde-phosphate-dehydrogenase (GAPDH)] were found to be suitable as internal references, as they were highly variable (>30-fold maximal variability). Furthermore, genes previously found to be invariant in human T cell culture also showed large variation in RNA expression (>34-fold maximal variability). Genes that were invariant in blood were highly variable in peripheral blood mononuclear cell culture. Our data show that RNA specifying human acidic ribosomal protein was the most suitable housekeeping gene for normalizing mRNA levels in human pulmonary tuberculosis. Validations of housekeeping genes are highly specific for a particular experimental model and are a crucial component in assessing any new model.

Abstract There is growing interest in digital PCR (dPCR) because technological progress makes it a practical and increasingly affordable technology. dPCR allows the precise quantification of nucleic acids, facilitating the measurement of small percentage differences and quantification of rare variants. dPCR may also be more reproducible and less susceptible to inhibition than quantitative real-time PCR (qPCR). Consequently, dPCR has the potential to have a substantial impact on research as well as diagnostic applications. However, as with qPCR, the ability to perform robust meaningful experiments requires careful design and adequate controls. To assist independent evaluation of experimental data, comprehensive disclosure of all relevant experimental details is required. To facilitate this process we present the Minimum Information for Publication of Quantitative Digital PCR Experiments guidelines. This report addresses known requirements for dPCR that have already been identified during this early stage of its development and commercial implementation. Adoption of these guidelines by the scientific community will help to standardize experimental protocols, maximize efficient utilization of resources, and enhance the impact of this promising new technology.

To screen and validate reference genes suitable for gene mRNA expression study in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) between septic patients and healthy controls (HC).Total RNA in PBMCs was extracted and RT-qPCR was used to determine the mRNA expression profiles of 9 candidate genes, including ACTB, B2M, GAPDH, GUSB, HPRT1, PGK1, RPL13A, SDHA and YWHAZ. The genes expression stabilities were assessed by both geNorm and NormFinder software.YWHAZ was the most stable gene among the 9 candidate genes evaluated by both geNorm and NormFinder in mixed and sepsis groups. The most stable gene combination in mixed group analyzed by geNorm was the combination of GAPDH, PKG1 and YWHAZ, while that in sepsis group was the combination of ACTB, PKG1 and YWHAZ.Our first systematic analysis of the reference genes in PBMC of septic patients suggested YWHAZ was the best candidate. The combination of ACTB, PKG1 and YWHAZ could improve RT-qPCR accuracy in septic patients. Our results identified the most stable reference genes to standardize RT-qPCR of sepsis patients, which can serve as a useful tool for gene function exploration in the future.

One of the benefits of Digital PCR (dPCR) is the potential for unparalleled precision enabling smaller fold change measurements. An example of an assessment that could benefit from such improved precision is the measurement of tumour-associated copy number variation (CNV) in the cell free DNA (cfDNA) fraction of patient blood plasma. To investigate the potential precision of dPCR and compare it with the established technique of quantitative PCR (qPCR), we used breast cancer cell lines to investigate HER2 gene amplification and modelled a range of different CNVs. We showed that, with equal experimental replication, dPCR could measure a smaller CNV than qPCR. As dPCR precision is directly dependent upon both the number of replicate measurements and the template concentration, we also developed a method to assist the design of dPCR experiments for measuring CNV. Using an existing model (based on Poisson and binomial distributions) to derive an expression for the variance inherent in dPCR, we produced a power calculation to define the experimental size required to reliably detect a given fold change at a given template concentration. This work will facilitate any future translation of dPCR to key diagnostic applications, such as cancer diagnostics and analysis of cfDNA.

ABSTRACT We aim to test four one-step RT real-time mastermix options for use in SARS-CoV2 real-time PCR, with three primer/probe assays targeting the N gene. The lower limit of detection is determined using a SARS CoV2 N gene RNA transcript dilution series (to 1 copy/µl) and verified using 74 nose and throat swabs. The N2 assay demonstrates the most sensitive detection of SARS-Cov-2 RNA. Three of the four mastermixes performed well, with the Takara One Step PrimeScript™ III RT-PCR Kit mastermix demonstrating improved performance at the lower limit of detection.

ABSTRACT For the impact of genomic testing from liquid biopsies to be maximized, mechanisms to ensure reproducible and comparable test performance will be required. This can be established and maintained through reference measurement procedures and materials with property values that are internationally comparable through traceability to a common standard. To achieve this objective, an interlaboratory study was organised to explore digital PCR (dPCR) for standardisation of cell-free DNA (cfDNA) quantification. Blinded samples of wild-type/variant mixtures of two DNA sequences ( BRAF p.V600E single nucleotide variant or EGFR exon 19 deletion) were provided to 12 laboratories. Laboratories independently designed and applied dPCR assays to determine absolute and relative quantities, with no guidance provided to harmonise the approach. The mean and coefficient of variation (CV) of copy number concentrations for variant sequences were 18 copies/μL (CV 7.2%) ( BRAF variant sample) and 9 copies/μL (CV 25%) ( EGFR variant sample) while the mean variant allele frequencies (vAF) were 8.0% (CV 5.3%) and 0.080% (CV 29%) respectively. This study demonstrated that dPCR was capable of exceptional technical accuracy for variant copy number concentration and vAF, even when different assays and platforms were used. This implies that dPCR offers a unique analytical methodology that can be deployed globally in supporting comparability for cfDNA testing based on the existing framework of the International System of units of measurement.

ABSTRACT Infection with human immunodeficiency virus (HIV)-1 leads to acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) if left untreated. According to UN figures, approximately 39 million people globally were living with HIV in 2022, with 76% of those individuals accessing antiretroviral therapy. Measurement of plasma viral RNA load using calibrated nucleic acid amplification tests (like reverse transcription quantitative PCR, RT-qPCR) is routinely performed to monitor response to treatment and ultimately prevent viral transmission. RNA quantities measured by commercial tests can vary over many orders of magnitude, from trace single copy levels to, in cases, over 10 9 /mL of plasma, presenting an analytical challenge for calibrating across a broad measurement range. Interlaboratory study CCQM-P199 “HIV-1 RNA copy number quantification” (April to September 2019) was conducted under the auspices of the Consultative Committee for Amount of Substance (CCQM) Nucleic Acid analysis Working Group (NAWG), with the aims of supporting national metrology institutes (NMIs) and designated institutes (DIs) development of the capacity and evaluating candidate reference measurement procedures for applied viral nucleic acid measurements. Thirteen laboratories participated in CCQM-P199 and were requested to report the RNA copy number concentration, expressed in copies per microliter, of the HIV-1 group specific antigen ( gag ) gene of in vitro transcribed RNA molecules at low (≈ 10 3 /μL) and high concentration (≈ 10 9 /μL) (Study Materials 1 and 2, linked by gravimetric dilution) and purified genomic RNA from cultured virus (Study Material 3). Study Materials 1 and 3 were measured by participants using one-step reverse transcription digital PCR (RT-dPCR) (Bio-Rad reagents) and/or two-step RT-dPCR with alternative cDNA synthesis reagents. Study Material 2 was measured by both RT-dPCR (one-step) ( n = 4) and orthogonal methods: single molecule flow cytometric counting ( n = 2), high performance liquid chromatograph (HPLC) ( n = 1) and isotype dilution-mass spectrometry (ID-MS) ( n = 1). Interlaboratory reproducibilities (expressed as %CV) were 21.4 %, 15.3 % and 22.0 % for Study Materials 1, 2 and 3 respectively. Analysis of overdispersion showed that the interlaboratory variation for all three Study Materials was not accounted for in their reported uncertainties, indicating uncharacterized sources of variation remain. Although the mean values of RT-dPCR and orthogonal method results were not statistically significantly different ( p = 0.46), the extrapolated mean Study Material 2 results were higher than mean Study Material 1 results (1196 vs . 808 /μL; p < 0.05). Follow-up analysis of Study Material 2 purity by ultra-performance liquid chromatography (UPLC) indicated higher molecular weight (MW) impurities constituted 16.6 % of the molecules, which are hypothesised to be the cause of the HPLC and ID-MS results being higher than the majority of Study Material 1 and 2 results. This study demonstrates that reproducible measurement of RNA templates was achieved by metrology laboratories, illustrating the potential of RT-dPCR combined with complimentary orthogonal approaches to support traceability and precision of contemporary methods for RNA quantification. This study also highlighted that detailed characterization of RNA materials and sources of bias affecting measurements such as RT efficiency is needed to further establish RT-dPCR as a primary reference measurement procedure for RNA copy number quantification.

Abstract Point-of-care testing (POCT) is becoming an increasingly popular way to perform laboratory tests closer to the patient. This option has several recognized advantages, such as accessibility, portability, speed, convenience, ease of use, ever-growing test panels, lower cumulative healthcare costs when used within appropriate clinical pathways, better patient empowerment and engagement, and reduction of certain pre-analytical errors, especially those related to specimen transportation. On the other hand, POCT also poses some limitations and risks, namely the risk of lower accuracy and reliability compared to traditional laboratory tests, quality control and connectivity issues, high dependence on operators (with varying levels of expertise or training), challenges related to patient data management, higher costs per individual test, regulatory and compliance issues such as the need for appropriate validation prior to clinical use (especially for rapid diagnostic tests; RDTs), as well as additional preanalytical sources of error that may remain undetected in this type of testing, which is usually based on whole blood samples (i.e., presence of interfering substances, clotting, hemolysis, etc.). There is no doubt that POCT is a breakthrough innovation in laboratory medicine, but the discussion on its appropriate use requires further debate and initiatives. This collective opinion paper, composed of abstracts of the lectures presented at the two-day expert meeting “Point-Of-Care-Testing: State of the Art and Perspective” (Venice, April 4–5, 2024), aims to provide a thoughtful overview of the state-of-the-art in POCT, its current applications, advantages and potential limitations, as well as some interesting reflections on the future perspectives of this particular field of laboratory medicine.

ABSTRACT Nucleic acid amplification tests including reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR) are used to detect RNA from Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), the causative agent of the Coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. Standardized measurements of RNA can facilitate comparable performance of laboratory tests in the absence of existing reference measurement systems early on in a pandemic. Interlaboratory study CCQM P199b “SARS-CoV-2 RNA copy number quantification” was designed to test the fitness-for-purpose of developed candidate reference measurement procedures (RMPs) for SARS-CoV-2 genomic targets in purified RNA materials, and was conducted under the auspices of the Consultative Committee for Amount of Substance: Metrology in Chemistry and Biology (CCQM) to evaluate the measurement comparability of national metrology institutes (NMIs) and designated institutes (DIs), thereby supporting international standardization. Twenty-one laboratories participated in CCQM P199b and were requested to report the RNA copy number concentration, expressed in number of copies per microliter, of the SARS-CoV-2 nucleocapsid ( N ) gene partial region (NC_045512.2: 28274-29239) and envelope ( E ) gene (NC_045512.2: 26245-26472) (optional measurements) in samples consisting of in vitro transcribed RNA or purified RNA from lentiviral constructs. Materials were provided in two categories: lower concentration (≈ (10 1 -10 4 ) /μL in aqueous solution containing human RNA background) and high concentration (≈ 10 9 /μL in aqueous solution without any other RNA background). For the measurement of N gene concentration in the lower concentration study materials, the majority of laboratories ( n = 17) used one-step reverse transcription-digital PCR (RT-dPCR), with three laboratories applying two-step RT-dPCR and one laboratory RT-qPCR. Sixteen laboratories submitted results for E gene concentration. Reproducibility (% CV or equivalent) for RT-dPCR ranged from 19 % to 31 %. Measurements of the high concentration study material by orthogonal methods (isotope dilution-mass spectrometry and single molecule flow cytometry) and a gravimetrically linked lower concentration material were in a good agreement, suggesting a lack of overall bias in RT-dPCR measurements. However methodological factors such as primer and probe (assay) sequences, RT-dPCR reagents and dPCR partition volume were found to be potential sources of interlaboratory variation which need to be controlled when applying this technique. This study demonstrates that the accuracy of RT-dPCR is fit-for-purpose as a RMP for viral RNA target quantification in purified RNA materials and highlights where metrological approaches such as the use of in vitro transcribed controls, orthogonal methods and measurement uncertainty evaluation can support standardization of molecular methods.