CfdnaExtractionYieldChecker

Cfdna Extraction Yield

Liquid Biopsy жидкостная биопсия cfDNA ctDNA CTC exosomes NGS qPCR
Открыть подборку

Описание утилиты: Cfdna Extraction Yield

Cfdna Extraction Yield Checker — Контроль выхода экстракции cfDNA

ℹ️  Утилита выполняет комплексную оценку качества экстракции циркулирующей свободной ДНК согласно стандартам CAP/CLIA для жидкой биопсии:
     • Выход материала: Проверка общего количества и концентрации cfDNA относительно минимальных порогов для NGS.
     • Контроль эффективности: Оценка восстановления экзогенного спайк-ина для исключения технических ошибок экстракции.
     • Чистота препарата: Контроль уровня высокомолекулярной геномной ДНК (HMW gDNA), маскирующей сигнал ctDNA.
     • Фрагментация: Верификация характерного нуклеосомного пика (~167 bp) как маркера истинной cfDNA.

⚠️  ВАЖНО: 
     • Низкий выход cfDNA (<5-10 нг) делает невозможным надежное обнаружение мутаций с VAF <0.5%.
     • Контаминация gDNA >10% существенно снижает отношение сигнал/шум в секвенировании.

Использование:
  CfdnaExtractionYieldChecker.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  CfdnaExtractionYieldChecker.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
SampleID,ExtractionKit,InputPlasmaVolume_mL,ElutionVolume_uL,Concentration_ng_uL,MinConcentration_ng_uL,TotalYield_ng,MinTotalYield_ng,SpikeIn_Recovery_Percent,MinSpikeIn_Recovery_Percent,HMW_gDNA_Percent,MaxHMW_gDNA_Percent,FragmentSize_Peak_bp

Пример:
  CFDNA-001,QIAamp,2.0,50,0.8,0.2,40.0,5.0,85.0,50.0,3.5,10.0,167

📍 Область применения (Usage Where):
     • Лаборатории жидкой биопсии: Входной контроль перед построением NGS-библиотек.
     • Онкологические исследования: Обеспечение достаточности материала для детекции редких вариантов.
     • Неинвазивный пренатальный тест (NIPT): Контроль качества фетальной ДНК.
     • Разработка методов: Сравнение эффективности различных наборов для экстракции.

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Количество cfDNA в плазме ограничено и варьирует между пациентами.
Без строгого контроля выхода и чистоты невозможно гарантировать аналитическую чувствительность теста.
Автоматизированная проверка предотвращает запуск дорогостоящего секвенирования на некачественном материале.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Spike-In Recovery: Низкое восстановление (<50%) указывает на потерю ДНК на колонке/магнитных частицах.
• HMW gDNA: Высокий уровень свидетельствует о нарушении протокола двойного центрифугирования.
• Fragment Peak: Сдвиг пика от 167 bp может указывать на деградацию или артефакты подготовки.
• Input Volume: Недостаточный объем плазмы (<1-2 мл) часто причина низкого выхода.

Ключевые особенности утилиты:
• Пятипараметрическая оценка качества экстракции
• Разделение статусов (Pass/Low Yield Warning/Fail)
• Поддержка различных коммерческих наборов
• Генерация структурированного QC-отчета
• Соответствие требованиям CAP Molecular Pathology Checklist

Критические параметры:
• Total Yield: ≥ Min Limit (обычно 5-10 нг)
• Concentration: ≥ Min Limit (обычно 0.2 нг/мкл)
• Spike-In Recovery: ≥ 50%
• HMW gDNA: ≤ 10%
• Fragment Peak: 150-180 bp

💡 Советы по использованию:
1. Двойное центрифугирование: Обязательно для удаления клеток и снижения gDNA.
2. Свежесть плазмы: Обрабатывайте кровь в течение 2-4 часов или используйте стабилизирующие пробирки.
3. Спайк-ин: Добавляйте внутренний контроль до начала экстракции для мониторинга всего процесса.
4. Измерение: Используйте высокочувствительные методы (Qubit dsDNA HS, TapeStation) вместо NanoDrop.
5. Повторная экстракция: При низком выходе рассмотрите возможность повторной экстракции из оставшейся плазмы.

⚠️ Примечание: Данная утилита является инструментом контроля преаналитического этапа. Она не заменяет биоинформатический анализ, но гарантирует, что входные данные для него соответствуют требованиям чувствительности.

input.csv

SampleID,ExtractionKit,InputPlasmaVolume_mL,ElutionVolume_uL,Concentration_ng_uL,MinConcentration_ng_uL,TotalYield_ng,MinTotalYield_ng,SpikeIn_Recovery_Percent,MinSpikeIn_Recovery_Percent,HMW_gDNA_Percent,MaxHMW_gDNA_Percent,FragmentSize_Peak_bp
CFDNA-2026-001,QIAamp Circulating Nucleic Acid,2.0,50,0.8,0.2,40.0,5.0,85.0,50.0,3.5,10.0,167
CFDNA-2026-002,MagMAX Cell-Free DNA,1.0,30,0.1,0.2,3.0,5.0,40.0,50.0,25.0,10.0,165
CFDNA-2026-003,QIAamp Circulating Nucleic Acid,2.0,50,1.2,0.2,60.0,5.0,92.0,50.0,2.0,10.0,168

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты CfdnaExtractionYieldChecker для сценария Cfdna Extraction Yield Checker.

Предметные ограничения и критические параметры

Ниже приведены ключевые фрагменты исходного описания. Перед продуктивным применением пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
  • ⚠️ ВАЖНО:
  • • Низкий выход cfDNA (<5-10 нг) делает невозможным надежное обнаружение мутаций с VAF <0.5%.
  • • Контаминация gDNA >10% существенно снижает отношение сигнал/шум в секвенировании.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Spike-In Recovery: Низкое восстановление (<50%) указывает на потерю ДНК на колонке/магнитных частицах.
  • • Input Volume: Недостаточный объем плазмы (<1-2 мл) часто причина низкого выхода.
  • Критические параметры:
  • • Total Yield: ≥ Min Limit (обычно 5-10 нг)
  • • Concentration: ≥ Min Limit (обычно 0.2 нг/мкл)
  • • Spike-In Recovery: ≥ 50%
  • • HMW gDNA: ≤ 10%

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv для Cfdna Extraction Yield Checker с заголовками, определёнными в контракте данных.HighФайл обрабатывается без ручного изменения заголовков.
URS-002Утилита должна выполнять детерминированную оценку QC/ОКК без машинного обучения и без вероятностного принятия решения о соответствии.HighПри одинаковых входных данных, версии правил и конфигурации результат полностью воспроизводим.
URS-003Утилита должна валидировать обязательные поля, типы данных, диапазоны, единицы измерения и предметную правдоподобность значений.HighОшибки схемы, преобразования и диапазона явно отражаются в результате.
URS-004Утилита должна применять предметные пределы и правила из описания, утверждённой спецификации, регистрационного досье и локальных SOP.HighКаждая проверка имеет результат PASS/WARNING/FAIL и понятное сообщение.
URS-005Утилита должна формировать output.json с машинно-читаемыми результатами, исходными значениями, предупреждениями, отказами и критическими находками.HighJSON пригоден для LIMS/ELN/MES-интеграции и QA/QC review.
URS-006Утилита должна сохранять трассируемость между серией/образцом, входным файлом, применёнными правилами и итоговым статусом.HighВыход содержит идентификаторы, список параметров и audit metadata.
URS-007Документация должна поддерживать подготовку IQ/OQ/PQ, CSV/CSA и обсуждение с инспекторами или внутренним QA.MediumURS, FS, контракт input/output и тестовые сценарии поставляются вместе с утилитой.
URS-008Утилита должна использоваться как decision-support инструмент QC, а не как замена утверждённым спецификациям и выпускному решению Qualified Person/QA.MediumВ документации указан контроль change control и необходимость сверки пределов.

Контракт input.csv

#ПолеТипПримерНазначение
1SampleIDstring / controlled vocabularyCFDNA-2026-001Идентификатор образца или лабораторной пробы.
2ExtractionKitstring / controlled vocabularyQIAamp Circulating Nucleic AcidКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
3InputPlasmaVolume_mLdecimal2.0Объём/доза; используется для расчёта нагрузки, предела или выпуска.
4ElutionVolume_uLdecimal50Объём/доза; используется для расчёта нагрузки, предела или выпуска.
5Concentration_ng_uLdecimal0.8Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA.
6MinConcentration_ng_uLdecimal0.2Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA.
7TotalYield_ngdecimal40.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
8MinTotalYield_ngdecimal5.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9SpikeIn_Recovery_Percentdecimal85.0Восстановление/извлечение; показатель валидности анализа.
10MinSpikeIn_Recovery_Percentdecimal50.0Восстановление/извлечение; показатель валидности анализа.
11HMW_gDNA_Percentdecimal3.5Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
12MaxHMW_gDNA_Percentdecimal10.0Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
13FragmentSize_Peak_bpdecimal167Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
SampleID,ExtractionKit,InputPlasmaVolume_mL,ElutionVolume_uL,Concentration_ng_uL,MinConcentration_ng_uL,TotalYield_ng,MinTotalYield_ng,SpikeIn_Recovery_Percent,MinSpikeIn_Recovery_Percent,HMW_gDNA_Percent,MaxHMW_gDNA_Percent,FragmentSize_Peak_bp
CFDNA-2026-001,QIAamp Circulating Nucleic Acid,2.0,50,0.8,0.2,40.0,5.0,85.0,50.0,3.5,10.0,167
CFDNA-2026-002,MagMAX Cell-Free DNA,1.0,30,0.1,0.2,3.0,5.0,40.0,50.0,25.0,10.0,165
CFDNA-2026-003,QIAamp Circulating Nucleic Acid,2.0,50,1.2,0.2,60.0,5.0,92.0,50.0,2.0,10.0,168

Правила валидации входных данных

IDПолеПравилоКритичность
VR-001SampleIDПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-002ExtractionKitПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-003InputPlasmaVolume_mLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-004ElutionVolume_uLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-005Concentration_ng_uLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-006MinConcentration_ng_uLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-007TotalYield_ngПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-008MinTotalYield_ngПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-009SpikeIn_Recovery_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-010MinSpikeIn_Recovery_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-011HMW_gDNA_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-012MaxHMW_gDNA_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-013FragmentSize_Peak_bpПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium

FS — функциональная спецификация

IDФункцияРеализация
FS-001CLI executionПоддержать режимы запуска: demo mode без аргументов и production mode input.csv output.json.
FS-002CSV importПрочитать input.csv в UTF-8/CSV-совместимом формате, проверить наличие заголовка и ожидаемых колонок.
FS-003Schema validationПроверить обязательные поля, количество колонок, неизвестные ключевые поля и пустые обязательные значения.
FS-004Type conversionПреобразовать числовые, флаговые и текстовые значения; некорректный формат фиксировать как ошибку строки.
FS-005Domain rule engineПрименить правила для Cfdna Extraction Yield Checker, включая критические пределы из описания и утверждённой спецификации.
FS-006Status aggregationСформировать итоговый статус: FAIL при критическом отказе, WARNING при некритическом отклонении, PASS при соответствии.
FS-007JSON exportЗаписать output.json с детализацией проверок, исходными значениями, предупреждениями, отказами и critical findings.
FS-008Audit supportСохранять структуру результата пригодной для review, расследования отклонений и воспроизведения расчёта.
FS-009Integration contractПоддержать сценарий LIMS/ELN/MES → input.csv → utility → output.json → portal/admin review.
FS-010Error handlingВозвращать явные сообщения для отсутствующего файла, пустого CSV, неверной схемы, ошибки записи output.json и некорректного формата.

Пример output.json

{
  "utilityId": "cfdnaextractionyieldchecker",
  "utilityFolder": "CfdnaExtractionYieldChecker",
  "package": "LiquidBiopsy",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "SampleID",
      "value": "CFDNA-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-001"
    },
    {
      "parameter": "ExtractionKit",
      "value": "QIAamp Circulating Nucleic Acid",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-002"
    },
    {
      "parameter": "InputPlasmaVolume_mL",
      "value": "2.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-003"
    },
    {
      "parameter": "ElutionVolume_uL",
      "value": "50",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-004"
    },
    {
      "parameter": "Concentration_ng_uL",
      "value": "0.8",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-005"
    },
    {
      "parameter": "MinConcentration_ng_uL",
      "value": "0.2",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-006"
    },
    {
      "parameter": "TotalYield_ng",
      "value": "40.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-007"
    },
    {
      "parameter": "MinTotalYield_ng",
      "value": "5.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-008"
    },
    {
      "parameter": "SpikeIn_Recovery_Percent",
      "value": "85.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-009"
    },
    {
      "parameter": "MinSpikeIn_Recovery_Percent",
      "value": "50.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-010"
    },
    {
      "parameter": "HMW_gDNA_Percent",
      "value": "3.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-011"
    },
    {
      "parameter": "MaxHMW_gDNA_Percent",
      "value": "10.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-012"
    }
  ],
  "criticalFindings": [],
  "warnings": [],
  "audit": {
    "inputHash": "sha256:<calculated at runtime>",
    "rulesVersion": "<utility executable version>",
    "documentation": "CfdnaExtractionYieldChecker.documentation.html"
  }
}

Матрица трассируемости

URSFSТестПодтверждение
URS-001FS-001, FS-002OQ-001Проверить запуск и импорт валидного input.csv.
URS-002FS-005, FS-006OQ-004Повторить один и тот же набор данных и сравнить output.json.
URS-003FS-003, FS-004, FS-010OQ-002, OQ-003Проверить отсутствующие колонки и неверные типы.
URS-004FS-005, FS-006OQ-004, PQ-001Проверить критические отклонения по реальным/граничным данным.
URS-005FS-007, FS-009OQ-005Проверить JSON schema и пригодность для downstream-систем.
URS-006FS-008OQ-006Проверить наличие идентификаторов и audit metadata.
URS-007FS-008, FS-010IQ-001, OQ-007Проверить комплектность документации и control evidence.
URS-008FS-005, FS-008PQ-002Проверить review workflow и запрет автоматической замены QA-решения.

IQ/OQ/PQ тестовые сценарии

IDСценарийОжидаемый результат
IQ-001Проверить наличие executable, input.csv, документации и контрольной суммы.Комплект поставки полон; версия зафиксирована.
OQ-001Валидная строка из примера input.csv.PASS или допустимый WARNING согласно правилам.
OQ-002Удалить обязательную колонку из CSV.Ошибка схемы или FAIL с указанием отсутствующей колонки.
OQ-003Внести нечисловое значение в числовое поле.Ошибка преобразования типа с указанием строки/поля.
OQ-004Значение критического параметра вывести за предел.FAIL и critical finding.
OQ-005Проверить структуру output.json.Все обязательные секции присутствуют, JSON валиден.
OQ-006Проверить трассируемость серии/образца.Идентификаторы входа и результатов совпадают.
PQ-001Проверить 3–5 реальных партий/образцов пользователя.Результат подтверждён QC/QA review.
PQ-002Проверить workflow отклонения и ручного QA-решения.Утилита поддерживает review, но не заменяет утверждённое решение.

QA/QC и change control

  • Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
  • Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла и контрольную сумму.
  • Перед продуктивным использованием провести IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSV/CSA-проверку.
  • Критические пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
  • Утилита предоставляет формализованный QC decision support, но окончательное решение выпуска остаётся за QA/QP и утверждёнными процедурами.

Входит в пакеты

Жидкостная биопсия

Пакет для QC и преданалитического контроля жидкостной биопсии: cfDNA/ctDNA, CTC, EV/exosomes, метилирование, NGS/qPCR/ddPCR, контроль образцов, контаминации, чувствительности и отчётности.

Открыть