WbcBackgroundSignalChecker

WBC Background Signal

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

Описание утилиты: WBC Background Signal

WBC Background Signal Checker — Контроль фонового сигнала лейкоцитов в жидкой биопсии

ℹ️  Утилита выполняет комплексную оценку WBC-контаминации согласно стандартам ISHDE, MISEV2023 и рекомендациям по жидкой биопсии:
     • Residual WBC Count: Количество лейкоцитов после пробоподготовки — прямой индикатор качества плазмы.
     • WBC DNA Contribution: Процент геномной ДНК лейкоцитов в общей cfDNA — мера разбавления опухолевого сигнала.
     • CD45+ Events: Количество лейкоцитарных событий в обогащенных фракциях CTC/EVs.
     • Signal-to-Noise Ratio: Отношение опухолевого сигнала к WBC-фону — определяет реальную чувствительность ассая.
     • Hemolysis Index: Косвенный маркер лизиса WBC и высвобождения gDNA.
     • Depletion Efficiency: Эффективность удаления CD45+ клеток при использовании иммуномагнитной деплеции.

⚠️  ВАЖНО: 
     • Один лизировавший лейкоцит высвобождает ~6 пг gDNA, что эквивалентно тысячам молекул cfDNA.
     • WBC-фон является главным лимитирующим фактором чувствительности жидкой биопсии (не глубина секвенирования).
     • Одинарное центрифугирование оставляет в 100-1000× больше WBC, чем двойное.
     • Гемолиз коррелирует с WBC-лизисом и служит ранним индикатором проблемы.

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

Формат input.csv:
SampleID,AssayType,BiofluidSource,ResidualWBC_per_mL,MaxResidualWBC_per_mL,WBC_DNA_Contribution_Percent,MaxWBC_DNA_Contribution_Percent,CD45_Positive_Events,MaxCD45_Events,TumorSignal_VAF_or_Count,WBC_Background_Noise,MinSignalToNoise_Ratio,Hemolysis_Index,MaxHemolysis_Index,CentrifugationSpeed_g,DoubleSpin_Performed,CD45_Depletion_Used,DepletionEfficiency_Percent,MinDepletionEfficiency_Percent

Пример:
  LB-001,cfDNA_NGS,Plasma,2500,100000,1.2,10,3,50,0.45,0.02,3,8,50,16000,1,true,99.2,95

📍 Область применения (Usage Where):
     • Жидкая биопсия cfDNA: QC плазмы перед экстракцией и библиотекой.
     • CTC-анализ: Оценка чистоты обогащенной фракции от WBC-контаминации.
     • Экзосомы/EVs: Контроль WBC-производных везикул в изолированном препарате.
     • Метилирование cfDNA: WBC имеют уникальный метилом, контаминация искажает профиль.
     • Разработка assays: Определение LOD с учетом реального WBC-фона.

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Чувствительность жидкой биопсии ограничена не технологией детекции, а биологическим шумом.
Без контроля WBC-фона лаборатория может заявлять LOD 0.01%, но реально работать на уровне 1%.
Автоматизированная оценка превращает невидимый биологический шум в управляемый параметр качества.
Это критически важно для достоверности MRD-мониторинга и раннего обнаружения рецидива.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Residual WBC ≤10⁵/mL: Для cfDNA-анализа. Превышение = недостаточное центрифугирование.
• WBC DNA ≤10%: Выше этого уровня опухолевой сигнал существенно разбавлен.
• SNR ≥3.0: Ниже этого порога опухолевой сигнал статистически неразличим на фоне WBC.
• Double Spin: ОБЯЗАТЕЛЬНО для cfDNA. Single spin = неприемлемый WBC carryover.
• Hemolysis ≤50: Высокий индекс = WBC-лизис = gDNA-контаминация.
• CD45 Depletion ≥95%: При использовании деплеции эффективность должна быть подтверждена.

Ключевые особенности утилиты:
• Шестипараметрическая оценка WBC-фона
• Автоматический расчет Signal-to-Noise Ratio
• Интеграция прямых (WBC count) и косвенных (hemolysis) маркеров
• Четырёхуровневая классификация (Acceptable / Elevated / High / Critical)
• Адаптация под тип ассая (cfDNA, CTC, EVs, methylation)

Критические параметры:
• Residual WBC: ≤ 1×10⁵ cells/mL (cfDNA)
• WBC DNA Contribution: ≤ 10%
• CD45+ Events: ≤ Assay-specific limit
• Signal-to-Noise Ratio: ≥ 3.0
• Hemolysis Index: ≤ 50
• Depletion Efficiency: ≥ 95% (if used)
• Double Spin: Performed (for cfDNA)

💡 Советы по использованию:
1. Двойное центрифугирование: 800g 10 мин → перенос супернатанта → 16000g 10 мин.
2. Время до обработки: Обрабатывайте кровь в течение 2 часов (EDTA) или используйте стабилизирующие пробирки.
3. CD45 Depletion: Используйте для CTC и EV-анализов; верифицируйте эффективность проточной цитометрией.
4. Гемолиз: Измеряйте спектрофотометрически (A414) или автоматическим анализатором для каждого образца.
5. Тренды: Мониторьте WBC-фон по сайтам/операторам для выявления системных проблем пробоподготовки.

⚠️ Примечание: Данная утилита оценивает WBC-КОНТАМИНАЦИЮ как источник технического шума. Она не заменяет проверку других источников фона (reagent blanks, environmental DNA, index hopping). Комплексный QC требует интеграции всех источников шума.

input.csv

SampleID,AssayType,BiofluidSource,ResidualWBC_per_mL,MaxResidualWBC_per_mL,WBC_DNA_Contribution_Percent,MaxWBC_DNA_Contribution_Percent,CD45_Positive_Events,MaxCD45_Events,TumorSignal_VAF_or_Count,WBC_Background_Noise,MinSignalToNoise_Ratio,Hemolysis_Index,MaxHemolysis_Index,CentrifugationSpeed_g,DoubleSpin_Performed,CD45_Depletion_Used,DepletionEfficiency_Percent,MinDepletionEfficiency_Percent
LB-WBC-001,cfDNA_NGS,Plasma,2500,100000,1.2,10.0,3,50,0.45,0.02,3.0,8,50,16000,1,true,99.2,95.0
LB-WBC-002,CTC_Enumeration,Whole Blood,8500000,100000,35.0,10.0,420,50,5,3.8,3.0,85,50,800,0,false,0,95.0
LB-WBC-003,Methylation,Plasma,45000,100000,8.5,10.0,28,50,0.15,0.06,3.0,62,50,16000,1,true,96.5,95.0

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты WbcBackgroundSignalChecker для сценария WBC Background Signal 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.
  • • Signal-to-Noise Ratio: Отношение опухолевого сигнала к WBC-фону — определяет реальную чувствительность ассая.
  • ⚠️ ВАЖНО:
  • • Разработка assays: Определение LOD с учетом реального WBC-фона.
  • Это критически важно для достоверности MRD-мониторинга и раннего обнаружения рецидива.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Residual WBC ≤10⁵/mL: Для cfDNA-анализа. Превышение = недостаточное центрифугирование.
  • • WBC DNA ≤10%: Выше этого уровня опухолевой сигнал существенно разбавлен.
  • • SNR ≥3.0: Ниже этого порога опухолевой сигнал статистически неразличим на фоне WBC.
  • • Hemolysis ≤50: Высокий индекс = WBC-лизис = gDNA-контаминация.
  • • CD45 Depletion ≥95%: При использовании деплеции эффективность должна быть подтверждена.
  • • Четырёхуровневая классификация (Acceptable / Elevated / High / Critical)
  • Критические параметры:
  • • Residual WBC: ≤ 1×10⁵ cells/mL (cfDNA)
  • • WBC DNA Contribution: ≤ 10%
  • • CD45+ Events: ≤ Assay-specific limit
  • • Signal-to-Noise Ratio: ≥ 3.0
  • • Hemolysis Index: ≤ 50
  • • Depletion Efficiency: ≥ 95% (if used)

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv для WBC Background Signal 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 vocabularyLB-WBC-001Идентификатор образца или лабораторной пробы.
2AssayTypestring / controlled vocabularycfDNA_NGSКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
3BiofluidSourcestring / controlled vocabularyPlasmaКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
4ResidualWBC_per_mLdecimal2500Примесь/остаточный компонент; используется для оценки соответствия спецификации.
5MaxResidualWBC_per_mLdecimal100000Примесь/остаточный компонент; используется для оценки соответствия спецификации.
6WBC_DNA_Contribution_Percentdecimal1.2Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
7MaxWBC_DNA_Contribution_Percentdecimal10.0Биологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
8CD45_Positive_Eventsdecimal3Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9MaxCD45_Eventsdecimal50Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
10TumorSignal_VAF_or_Countinteger / decimal0.45Счётный показатель; используется для микробиологического, частичного или клеточного контроля.
11WBC_Background_Noisedecimal0.02Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
12MinSignalToNoise_Ratiodecimal3.0Отношение компонентов; структурный или рецептурный CQA.
13Hemolysis_Indexdecimal8Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
14MaxHemolysis_Indexdecimal50Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
15CentrifugationSpeed_gdecimal16000Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
16DoubleSpin_Performeddecimal1Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
17CD45_Depletion_Usedstring / controlled vocabularytrueКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
18DepletionEfficiency_Percentdecimal99.2Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
19MinDepletionEfficiency_Percentdecimal95.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
SampleID,AssayType,BiofluidSource,ResidualWBC_per_mL,MaxResidualWBC_per_mL,WBC_DNA_Contribution_Percent,MaxWBC_DNA_Contribution_Percent,CD45_Positive_Events,MaxCD45_Events,TumorSignal_VAF_or_Count,WBC_Background_Noise,MinSignalToNoise_Ratio,Hemolysis_Index,MaxHemolysis_Index,CentrifugationSpeed_g,DoubleSpin_Performed,CD45_Depletion_Used,DepletionEfficiency_Percent,MinDepletionEfficiency_Percent
LB-WBC-001,cfDNA_NGS,Plasma,2500,100000,1.2,10.0,3,50,0.45,0.02,3.0,8,50,16000,1,true,99.2,95.0
LB-WBC-002,CTC_Enumeration,Whole Blood,8500000,100000,35.0,10.0,420,50,5,3.8,3.0,85,50,800,0,false,0,95.0
LB-WBC-003,Methylation,Plasma,45000,100000,8.5,10.0,28,50,0.15,0.06,3.0,62,50,16000,1,true,96.5,95.0

Правила валидации входных данных

IDПолеПравилоКритичность
VR-001SampleIDПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-002AssayTypeПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-003BiofluidSourceПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-004ResidualWBC_per_mLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-005MaxResidualWBC_per_mLПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-006WBC_DNA_Contribution_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-007MaxWBC_DNA_Contribution_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-008CD45_Positive_EventsПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-009MaxCD45_EventsПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-010TumorSignal_VAF_or_CountПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-011WBC_Background_NoiseПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-012MinSignalToNoise_RatioПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-013Hemolysis_IndexПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-014MaxHemolysis_IndexПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-015CentrifugationSpeed_gПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-016DoubleSpin_PerformedПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-017CD45_Depletion_UsedПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-018DepletionEfficiency_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-019MinDepletionEfficiency_PercentПоле 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 WBC Background Signal 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": "wbcbackgroundsignalchecker",
  "utilityFolder": "WbcBackgroundSignalChecker",
  "package": "LiquidBiopsy",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "SampleID",
      "value": "LB-WBC-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-001"
    },
    {
      "parameter": "AssayType",
      "value": "cfDNA_NGS",
      "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": "ResidualWBC_per_mL",
      "value": "2500",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-004"
    },
    {
      "parameter": "MaxResidualWBC_per_mL",
      "value": "100000",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-005"
    },
    {
      "parameter": "WBC_DNA_Contribution_Percent",
      "value": "1.2",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-006"
    },
    {
      "parameter": "MaxWBC_DNA_Contribution_Percent",
      "value": "10.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-007"
    },
    {
      "parameter": "CD45_Positive_Events",
      "value": "3",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-008"
    },
    {
      "parameter": "MaxCD45_Events",
      "value": "50",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-009"
    },
    {
      "parameter": "TumorSignal_VAF_or_Count",
      "value": "0.45",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-010"
    },
    {
      "parameter": "WBC_Background_Noise",
      "value": "0.02",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-011"
    },
    {
      "parameter": "MinSignalToNoise_Ratio",
      "value": "3.0",
      "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": "WbcBackgroundSignalChecker.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