ExosomeSampleQcChecker

Exosome Sample QC

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

Описание утилиты: Exosome Sample QC

Exosome Sample QC Checker — Контроль качества экзосом и внеклеточных везикул

ℹ️  Утилита выполняет комплексную характеристику образцов экзосом/EV согласно рекомендациям MISEV2023 (ISEV):
     • Физическая характеристика: Концентрация частиц, средний диаметр, полидисперсность (PDI).
     • Чистота: Соотношение частиц к белку — ключевой индикатор ко-изоляции небелковых загрязнителей.
     • Молекулярная идентификация: Наличие ≥2 позитивных маркеров экзосом (CD63, CD81, TSG101).
     • Исключение контаминации: Отсутствие внутриклеточных/органеллярных маркеров (Calnexin, GM130).
     • Целостность: Оценка сохранности мембраны везикул.

⚠️  ВАЖНО: 
     • Термин «экзосомы» применим ТОЛЬКО при подтверждении эндосомального происхождения (маркеры + размер).
     • Метод осаждения (precipitation) часто дает высокую контаминацию белками и липопротеинами.
     • Calnexin+ указывает на лизис клеток и контаминацию внутриклеточными везикулами.

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

Формат input.csv:
SampleID,IsolationMethod,BiofluidSource,ParticleConcentration_per_mL,MinParticleConcentration,MeanDiameter_nm,MinDiameter_nm,MaxDiameter_nm,PDI,MaxPDI,ProteinConcentration_ug_mL,ParticlesPerUgProtein,MinParticlesPerUgProtein,PositiveMarker_CD63,PositiveMarker_CD81,PositiveMarker_TSG101,NegativeMarker_Calnexin,NegativeMarker_GM130,MembraneIntegrity_Percent,MinMembraneIntegrity

Пример:
  EXO-001,SEC,Plasma,2.5E10,1E8,95,30,150,0.18,0.3,120,2.1E8,1E8,true,true,true,false,false,92,70

📍 Область применения (Usage Where):
     • Исследования жидкой биопсии: QC экзосом перед выделением РНК/белков.
     • Разработка EV-терапевтиков: Характеризация фармацевтических препаратов на основе экзосом.
     • Стандартизация: Обеспечение воспроизводимости между лабораториями по MISEV2023.
     • Публикация данных: Обязательное предоставление QC-данных для журналов ISEV.

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Поле исследований EV страдает от кризиса воспроизводимости из-за отсутствия стандартизации.
Разные методы выделения дают принципиально разные популяции везикул.
Без строгой мультипараметрической характеристики невозможно отличить экзосомы от микропузырьков, липопротеинов или белковых агрегатов.
MISEV2023 устанавливает минимальные требования, и данная утилита автоматизирует их проверку.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Size 30-150 nm: Вне этого диапазона — не экзосомы (возможно, MVs или apoptotic bodies).
• Positive Markers ≥2/3: Обязательное требование MISEV2023 для идентификации.
• Negative Markers = ABSENT: Calnexin/GM130+ = контаминация, образец нечист.
• Purity Ratio ≥1×10⁸: Низкое соотношение указывает на преобладание белка над везикулами.
• PDI ≤0.3: Высокий PDI означает гетерогенную смесь, требующую дополнительной очистки.

Ключевые особенности утилиты:
• Семипараметрическая оценка по MISEV2023
• Автоматическая проверка позитивных/негативных маркеров
• Интеграция физических и молекулярных критериев
• Классификация PASS / WARNING / FAIL
• Поддержка различных методов выделения и био-жидкостей

Критические параметры:
• Mean Diameter: 30–150 nm
• PDI: ≤ 0.3
• Purity Ratio: ≥ 1×10⁸ particles/µg protein
• Positive Markers: ≥ 2 of 3 (CD63, CD81, TSG101)
• Negative Markers: Absent (Calnexin, GM130)
• Membrane Integrity: ≥ 70%

💡 Советы по использованию:
1. Метод выделения: SEC и immunoaffinity дают более чистые экзосомы, чем precipitation.
2. NTA vs TRPS: Используйте ортогональные методы для подтверждения концентрации и размера.
3. Вестерн-блот: Обязательно включайте позитивные и негативные маркеры в каждый WB.
4. Био-жидкость: Плазма предпочтительнее сыворотки (меньше артефактов свертывания).
5. Документирование: Сообщайте ВСЕ параметры MISEV2023 в публикациях и отчетах.

⚠️ Примечание: Данная утилита реализует минимальные требования MISEV2023. Для терапевтических применений могут потребоваться дополнительные тесты (стерильность, эндотоксины, функциональная активность).

input.csv

SampleID,IsolationMethod,BiofluidSource,ParticleConcentration_per_mL,MinParticleConcentration,MeanDiameter_nm,MinDiameter_nm,MaxDiameter_nm,PDI,MaxPDI,ProteinConcentration_ug_mL,ParticlesPerUgProtein,MinParticlesPerUgProtein,PositiveMarker_CD63,PositiveMarker_CD81,PositiveMarker_TSG101,NegativeMarker_Calnexin,NegativeMarker_GM130,MembraneIntegrity_Percent,MinMembraneIntegrity
EXO-2026-001,SEC,Plasma,2.5E10,1E8,95,30,150,0.18,0.3,120,2.1E8,1E8,true,true,true,false,false,92,70
EXO-2026-002,Precipitation,Serum,5.0E9,1E8,185,30,150,0.45,0.3,850,5.9E6,1E8,true,false,true,true,false,65,70
EXO-2026-003,Immunoaffinity,Urine,1.2E9,1E8,110,30,150,0.22,0.3,45,2.7E7,1E8,true,true,false,false,false,88,70

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты ExosomeSampleQcChecker для сценария Exosome Sample QC 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.
  • • Молекулярная идентификация: Наличие ≥2 позитивных маркеров экзосом (CD63, CD81, TSG101).
  • ⚠️ ВАЖНО:
  • SampleID,IsolationMethod,BiofluidSource,ParticleConcentration_per_mL,MinParticleConcentration,MeanDiameter_nm,MinDiameter_nm,MaxDiameter_nm,PDI,MaxPDI,ProteinConcentration_ug_mL,ParticlesPerUgProtein,MinParticlesPerUgProtein,PositiveMarker_CD63,PositiveMarker_CD81,PositiveMarker_TSG101,NegativeMarker_Calnexin,NegativeMarker_GM130,MembraneIntegrity_Percent,MinMembraneIntegrity
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Positive Markers ≥2/3: Обязательное требование MISEV2023 для идентификации.
  • • Purity Ratio ≥1×10⁸: Низкое соотношение указывает на преобладание белка над везикулами.
  • • PDI ≤0.3: Высокий PDI означает гетерогенную смесь, требующую дополнительной очистки.
  • • Интеграция физических и молекулярных критериев
  • Критические параметры:
  • • PDI: ≤ 0.3
  • • Purity Ratio: ≥ 1×10⁸ particles/µg protein
  • • Positive Markers: ≥ 2 of 3 (CD63, CD81, TSG101)
  • • Membrane Integrity: ≥ 70%
  • ⚠️ Примечание: Данная утилита реализует минимальные требования MISEV2023. Для терапевтических применений могут потребоваться дополнительные тесты (стерильность, эндотоксины, функциональная активность).

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv для Exosome Sample QC 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 vocabularyEXO-2026-001Идентификатор образца или лабораторной пробы.
2IsolationMethodstring / controlled vocabularySECМетод или технологический подход; контролируемое справочное значение.
3BiofluidSourcestring / controlled vocabularyPlasmaКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
4ParticleConcentration_per_mLdecimal2.5E10Объём/доза; используется для расчёта нагрузки, предела или выпуска.
5MinParticleConcentrationinteger / decimal1E8Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA.
6MeanDiameter_nmdecimal95Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
7MinDiameter_nmdecimal30Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
8MaxDiameter_nmdecimal150Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9PDIdecimal0.18Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
10MaxPDIdecimal0.3Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
11ProteinConcentration_ug_mLdecimal120Объём/доза; используется для расчёта нагрузки, предела или выпуска.
12ParticlesPerUgProteininteger / decimal2.1E8Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
13MinParticlesPerUgProteininteger / decimal1E8Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
14PositiveMarker_CD63string / controlled vocabularytrueКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
15PositiveMarker_CD81string / controlled vocabularytrueКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
16PositiveMarker_TSG101string / controlled vocabularytrueКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
17NegativeMarker_Calnexinstring / controlled vocabularyfalseКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
18NegativeMarker_GM130string / controlled vocabularyfalseКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
19MembraneIntegrity_Percentdecimal92Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
20MinMembraneIntegritydecimal70Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
SampleID,IsolationMethod,BiofluidSource,ParticleConcentration_per_mL,MinParticleConcentration,MeanDiameter_nm,MinDiameter_nm,MaxDiameter_nm,PDI,MaxPDI,ProteinConcentration_ug_mL,ParticlesPerUgProtein,MinParticlesPerUgProtein,PositiveMarker_CD63,PositiveMarker_CD81,PositiveMarker_TSG101,NegativeMarker_Calnexin,NegativeMarker_GM130,MembraneIntegrity_Percent,MinMembraneIntegrity
EXO-2026-001,SEC,Plasma,2.5E10,1E8,95,30,150,0.18,0.3,120,2.1E8,1E8,true,true,true,false,false,92,70
EXO-2026-002,Precipitation,Serum,5.0E9,1E8,185,30,150,0.45,0.3,850,5.9E6,1E8,true,false,true,true,false,65,70
EXO-2026-003,Immunoaffinity,Urine,1.2E9,1E8,110,30,150,0.22,0.3,45,2.7E7,1E8,true,true,false,false,false,88,70

Правила валидации входных данных

IDПолеПравилоКритичность
VR-001SampleIDПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-002IsolationMethodПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-003BiofluidSourceПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-004ParticleConcentration_per_mLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-005MinParticleConcentrationПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-006MeanDiameter_nmПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-007MinDiameter_nmПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-008MaxDiameter_nmПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-009PDIПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-010MaxPDIПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-011ProteinConcentration_ug_mLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-012ParticlesPerUgProteinПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-013MinParticlesPerUgProteinПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-014PositiveMarker_CD63Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-015PositiveMarker_CD81Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-016PositiveMarker_TSG101Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-017NegativeMarker_CalnexinПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-018NegativeMarker_GM130Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-019MembraneIntegrity_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-020MinMembraneIntegrityПоле 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 Exosome Sample QC 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": "exosomesampleqcchecker",
  "utilityFolder": "ExosomeSampleQcChecker",
  "package": "LiquidBiopsy",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "SampleID",
      "value": "EXO-2026-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-001"
    },
    {
      "parameter": "IsolationMethod",
      "value": "SEC",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-002"
    },
    {
      "parameter": "BiofluidSource",
      "value": "Plasma",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-003"
    },
    {
      "parameter": "ParticleConcentration_per_mL",
      "value": "2.5E10",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-004"
    },
    {
      "parameter": "MinParticleConcentration",
      "value": "1E8",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-005"
    },
    {
      "parameter": "MeanDiameter_nm",
      "value": "95",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-006"
    },
    {
      "parameter": "MinDiameter_nm",
      "value": "30",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-007"
    },
    {
      "parameter": "MaxDiameter_nm",
      "value": "150",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-008"
    },
    {
      "parameter": "PDI",
      "value": "0.18",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-009"
    },
    {
      "parameter": "MaxPDI",
      "value": "0.3",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-010"
    },
    {
      "parameter": "ProteinConcentration_ug_mL",
      "value": "120",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-011"
    },
    {
      "parameter": "ParticlesPerUgProtein",
      "value": "2.1E8",
      "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": "ExosomeSampleQcChecker.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