Determination of real-time polymerase chain reaction uncertainty of measurement using replicate analysis and a graphical user interface with Fieller's theorem

Can J Infect Dis Med Microbiol. 2014 Jul;25(4):207-10. doi: 10.1155/2014/404517.

Abstract

Background: Disease monitoring of viruses using real-time polymerase chain reaction (PCR) requires knowledge of the precision of the test to determine what constitutes a significant change. Calculation of quantitative PCR confidence limits requires bivariate statistical methods.

Objective: To develop a simple-to-use graphical user interface to determine the uncertainty of measurement (UOM) of BK virus, cytomegalovirus (CMV) and Epstein-Barr virus (EBV) real-time PCR assays.

Methods: Thirty positive clinical samples for each of the three viral assays were repeated once. A graphical user interface was developed using a spreadsheet (Excel, Microsoft Corporation, USA) to enable data entry and calculation of the UOM (according to Fieller's theorem) and PCR efficiency.

Results: The confidence limits for the BK virus, CMV and EBV tests were ∼0.5 log, 0.5 log to 1.0 log, and 0.5 log to 1.0 log, respectively. The efficiencies of these assays, in the same order were 105%, 119% and 90%. The confidence limits remained stable over the linear range of all three tests.

Discussion: A >5 fold (0.7 log) and a >3-fold (0.5 log) change in viral load were significant for CMV and EBV when the results were ≤1000 copies/mL and >1000 copies/mL, respectively. A >3-fold (0.5 log) change in viral load was significant for BK virus over its entire linear range. PCR efficiency was ideal for BK virus and EBV but not CMV. Standardized international reference materials and shared reporting of UOM among laboratories are required for the development of treatment guidelines for BK virus, CMV and EBV in the context of changes in viral load.

Historique: Pour surveiller les virus au moyen de la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) en temps réel, il faut connaître la précision du test pour déterminer ce qui constitue un changement important. Il faut des méthodes statistiques bivariées pour calculer les limites de confiance de la PCR quantitative.

Objectif: Élaborer une interface utilisateur graphique facile à utiliser pour déterminer l’incertitude des mesures (IDM) du virus BK, du cytomégalovirus (CMV) et du virus d’Epstein-Barr (VEB) par PCR en temps réel.

Méthodologie: Trente échantillons cliniques positifs de cha-cune des analyses virales ont été répétés une fois. Une interface utilisateur graphique a été élaborée au moyen d’un chiffrier (Excel, Microsoft Corporation, États-Unis) pour saisir les données et calculer l’IDM (selon le théorème de Fieller) et l’efficacité de la PCR.

Résultats: Les limites de confiance des tests du virus BK, du CMV et du VEB étaient de ∼0,5 log, 0,5 log à 1,0 log, et 0,5 log à 1,0 log, respectivement. L’efficacité de ces analyses était de 105 %, de 119 % et de 90 %, respectivement. Les limites de confiance sont demeurées stables pendant la trajectoire linéaire de ces trois tests.

Exposé: Un changement de la charge virale plus de cinq fois plus élevé (0,7 log) et plus de trois fois plus élevé (0,5 log) était important pour le CMV et le VEB lorsque les résultats étaient d’un maximum de 1 000 copies/mL et de plus de 1 000 copies/mL, respectivement. Un changement de la charge virale plus de trois fois élevé (0,5 log) était important pour toute la trajectoire linéaire du virus BK. La PCR avait une efficacité idéale pour le virus BK et le VEB, mais pas pour le CMV. Il faudra élaborer des normes de référence internationales standardisées et partager les signalements d’IDM entre laboratoires pour préparer des directives thérapeutiques relatives au virus BK, au CMV et au VEB dans le contexte des changements de la charge virale.

Keywords: BK virus; CMV; EBV; Graphical user interface; Quantitative real-time PCR; Uncertainty of measurement.