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PCR疑難問(wèn)題解答第二篇:熒光定量PCR

瀏覽次數(shù):2481 發(fā)布日期:2020-6-16  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
      【前情回顧】PCR疑難問(wèn)題粉碎機(jī)(一)——終點(diǎn)PCR
 
       實(shí)時(shí)熒光定量PCR(quantitative PCR, qPCR)通過(guò)對(duì)PCR擴(kuò)增反應(yīng)中的每一個(gè)循環(huán)產(chǎn)物熒光信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)起始模板的定性及定量分析。目前它主要通過(guò)兩種方式——熒光染料或者熒光標(biāo)記的探針對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行標(biāo)記跟蹤,實(shí)時(shí)在線監(jiān)控反應(yīng)過(guò)程,并結(jié)合相應(yīng)的軟件對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析,計(jì)算待測(cè)樣品模板的初始濃度。
 
    熒光定量PCR,qPCR
 
       熒光染料法
 
       在PCR反應(yīng)體系中,加入過(guò)量熒光染料,該染料只與雙鏈DNA小溝結(jié)合,并不與單鏈DNA鏈結(jié)合,而且在游離狀態(tài)不發(fā)出熒光,只有摻入DNA雙鏈中才可以發(fā)光,因此,在PCR體系中,隨著特異性PCR產(chǎn)物的指數(shù)擴(kuò)增,每個(gè)循環(huán)的延伸階段,染料摻入雙鏈DNA中,其熒光信號(hào)強(qiáng)度與PCR產(chǎn)物的數(shù)量呈正相關(guān)。
 
       武漢艾美捷科技專(zhuān)注為客戶提供整體打包方案,可提供EvaGreen、SolisGreen和SYBR等多種染料qPCR預(yù)混液。
 
 
       EvaGreen、SolisGreen、SYBR染料
 
       熒光染料包括飽和熒光染料和非飽和熒光染料,非飽和熒光染料的典型代表就是現(xiàn)在最常用的SYBR GreenⅠ,EvaGreen、SolisGreen屬于飽和熒光染料。非飽和熒光染料在濃度高的時(shí)候會(huì)對(duì)PCR過(guò)程產(chǎn)生抑制,所以在熒光定量實(shí)驗(yàn)時(shí)使用濃度稍低,染料不能占據(jù)DNA雙鏈上的所有位置。當(dāng)PCR隨著溫度上升,雙鏈逐漸解鏈,染料會(huì)從已解開(kāi)的單鏈上脫落,然后結(jié)合到臨近的尚未解鏈的雙鏈中去繼續(xù)發(fā)熒光。這種染料重排導(dǎo)致在較小的溫度變化內(nèi),雖然DNA雙鏈的解鏈過(guò)程不同,但熒光值是幾乎不變的,也就是說(shuō),其溶解曲線不能精確反應(yīng)雙鏈的解鏈情況。
 
       所以,對(duì)于非飽和染料,其溶解曲線分辨率相對(duì)較低,只能區(qū)分特異性的產(chǎn)物,不能分辨單堿基的差異。飽和熒光染料在DNA雙鏈中所有可結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)都會(huì)有染料分子存在,染料與DNA的結(jié)合呈飽和狀態(tài),隨著溫度上升,在雙鏈解鏈、染料脫離過(guò)程中,未解鏈的雙鏈部分不存在染料可以結(jié)合的位點(diǎn),染料不能發(fā)生重排。所以使用飽和染料制作的溶解曲線分辨率很高,可以精確反映DNA雙鏈隨著溫度的解鏈情況,精度可以達(dá)到單堿差異的區(qū)分。
 
       熒光標(biāo)記的探針?lè)?/div>
 
       PCR擴(kuò)增時(shí),加入一對(duì)引物的同時(shí)再加入一個(gè)特異性的熒光探針。該探針為一直線型的寡核苷酸,兩端分別標(biāo)記一個(gè)熒光報(bào)告基團(tuán)和一個(gè)熒光淬滅基團(tuán), 探針完整時(shí),報(bào)告基團(tuán)發(fā)射的熒光信號(hào)被淬滅基團(tuán)吸收,PCR 儀檢測(cè)不到熒光信號(hào); PCR擴(kuò)增時(shí)(在延伸階段),Taq 酶的5'→3'外切酶活性將探針酶切降解,使報(bào)告熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)分離,從而熒光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可接收到熒光信號(hào),即每擴(kuò)增一條 DNA 鏈,就有一個(gè)熒光分子形成,實(shí)現(xiàn)了熒光信號(hào)的累積與 PCR 產(chǎn)物形成完全同步,這也是定量的基礎(chǔ)所在。
 
 
       染料法VS探針?lè)?/div>
 
       1.探針?lè)ㄍㄟ^(guò)探針可以增加反應(yīng)收集信號(hào)的特異性,只有探針結(jié)合的片段上發(fā)生擴(kuò)增才能收集到信號(hào),探針?lè)軌蛴枚嘀伢w系反應(yīng),能夠預(yù)測(cè)和提前進(jìn)行反應(yīng)條件的優(yōu)化,缺點(diǎn)是要合成探針,成本高
 
       2.染料法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,可以做溶解曲線,分析全部PCR產(chǎn)物的TM值,缺點(diǎn)就是特異性沒(méi)有探針?lè)ê?/div>
 
 
 
類(lèi)型 貨號(hào) 名稱(chēng)
染料法 EvaGreen染料 08-36-00001 5×HOT FIREPol® EvaGreen® qPCR Supermix 5×qPCR 預(yù)混液
08-24-00001 5×HOT FIREPol® EvaGreen® qPCR Mix Plus (ROX) 5×qPCR預(yù)混液,ROX
08-25-00001 5×HOT FIREPol® EvaGreen® qPCR Mix Plus (no ROX) 5×qPCR預(yù)混液,無(wú)ROX
08-26-00001 5×HOT FIREPol® EvaGreen® qPCR Mix Plus (Capillary) 5×qPCR預(yù)混液,Capillary
SolisGreen染料 28-41-00001 SolisFAST™ SolisGreen® qPCR Mix (no ROX)  5×qPCR預(yù)混液,ROX
28-46-00001 SolisFAST™ SolisGreen® qPCR Mix (ROX) 5×qPCR預(yù)混液,無(wú)ROX
SYBR染料 QP031 qPCR預(yù)混液2.0,ROX
QP041 qPCR預(yù)混液2.0,無(wú)ROX
探針?lè)?/strong> 08-17-00001 5×HOT FIREPol ® Probe Universal qPCR Mix
QP036 5×探針qPCR預(yù)混液,ROX
QP046 5×探針qPCR預(yù)混液,無(wú)ROX
08-16-00001 5×HOT FIREPol® Probe qPCR Mix Plus (Capillary)
 

 

多重qPCR

08-01-00001 5x HOT FIREPol® Multiplex qPCR Mix 5x多重探針qPCR預(yù)混液
08-02-00001 5x HOT FIREPol® Multiplex qPCR Mix (Rox) 5x多重探針qPCR預(yù)混液,Rox
08-03-00001 5x HOT FIREPol® Multiplex qPCR Mix (Purple) 5x多重探針qPCR 預(yù)混液,Purple
 

 

 

 

快速qPCR

28-21-00001 SolisFAST™ Probe qPCR Mix with UNG (no ROX) 快速探針qPCR預(yù)混液,含UNG,無(wú)ROX
28-22-00001 SolisFAST™ Probe qPCR Mix with UNG (ROX) 快速探針qPCR預(yù)混液,含UNG,ROX
28-23-00001 SolisFAST™ Probe qPCR Mix with UNG (Purple) 快速探針qPCR預(yù)混液,含UNG,Purple
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    qPCR系統(tǒng)知識(shí)匯總
 
       在qPCR 技術(shù)中重要的參數(shù)指標(biāo)有哪些?
 
       擴(kuò)增及溶解曲線:擴(kuò)增曲線是PCR過(guò)程中,以循環(huán)數(shù)為橫坐標(biāo),以熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)所繪制的曲線。主要用于反映qPCR的動(dòng)態(tài)進(jìn)程;溶解曲線是用來(lái)驗(yàn)證擴(kuò)增產(chǎn)物特異性的,如果產(chǎn)物是單一條帶,溶解曲線就會(huì)出現(xiàn)單峰,如果有引物二聚體或其它非特異性擴(kuò)增,就會(huì)出現(xiàn)至少兩個(gè)峰。
 
       熒光域值(threshold): 是在熒光擴(kuò)增曲線上人為設(shè)定的一個(gè)值,它可以設(shè)定在熒光信號(hào)指數(shù)擴(kuò)增階段任意位置上,但一般熒光域值的缺省設(shè)置是PCR反應(yīng)前3-15個(gè)循環(huán)熒光信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍,即:threshold。
 
       Ct 值:是指每個(gè)反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號(hào)到達(dá)設(shè)定域值時(shí)所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)。將已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品梯度稀釋進(jìn)行qPCR,按照起始DNA量由多到少的順序等間隔得到一系列擴(kuò)增曲線。Ct值與起始模板數(shù)的對(duì)數(shù)值之間存在線性關(guān)系,可以制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。未知濃度的樣品也得到Ct值,代入標(biāo)準(zhǔn)曲線,就可以求出未知樣品的起始模板量。
 
 
       擴(kuò)增曲線一般分為哪幾個(gè)階段
 
       熒光擴(kuò)增曲線一般分為基線期、指數(shù)增長(zhǎng)期和平臺(tái)期。在qPCR擴(kuò)增早期,擴(kuò)增的熒光信號(hào)被熒光背景信號(hào)所掩蓋,無(wú)法判斷產(chǎn)物量的變化,此時(shí)即為基線期,
 
       PCR反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的DNA拷貝數(shù)是呈指數(shù)形式增加的,隨著反應(yīng)循環(huán)數(shù)的增加,最終PCR反應(yīng)不再以指數(shù)形式生成模板,從而進(jìn)入平臺(tái)期,在該時(shí)期,擴(kuò)增產(chǎn)物已不再呈指數(shù)級(jí)的增加,PCR的終產(chǎn)物量與起始模板量之間無(wú)線性關(guān)系,只有在熒光信號(hào)的指數(shù)增長(zhǎng)期,PCR產(chǎn)物量的對(duì)數(shù)值與起始模板量之間存在線性關(guān)系,可以選擇在這個(gè)階段進(jìn)行定量分析。
 
 
       ROX染料是什么作用?
 
       ROX(Passive Reference Dye)是一種惰性參比染料,在qPCR反應(yīng)中能被qPCR儀檢測(cè)到。ROX不參與qPCR反應(yīng),熒光信號(hào)值不會(huì)隨著qPCR擴(kuò)增而改變。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很多因素會(huì)引起孔間差異:不均勻的照明,孔與孔之間光學(xué)因素(液滴、氣泡)的因素,反應(yīng)體系的濃度不同…… 可以用ROX作為陽(yáng)性參比,對(duì)其他熒光信號(hào)進(jìn)行歸一化校正,以提高數(shù)據(jù)的精確度。
 
       Ct值多少才算理想
 
       一般來(lái)說(shuō)Ct值在30以下都可以說(shuō)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可靠的,30以上基本可以說(shuō)明該基因沒(méi)有擴(kuò)增,但也不是絕對(duì)的,需要輔以溶解曲線加以解釋。
 
    *** qPCR 常見(jiàn)問(wèn)題分析 ***
 
問(wèn)題類(lèi)型 原因分析
無(wú)Ct值出現(xiàn) * 檢測(cè)熒光信號(hào)的步驟有誤:一般染料法采用72℃延伸時(shí)采集,探針?lè)▌t一般在退火結(jié)束時(shí)或延伸結(jié)束采集信號(hào);
* 引物或探針降解:可通過(guò)PAGE電泳檢測(cè)其完整性;
* 模板量不足:對(duì)未知濃度的樣品應(yīng)從系列稀釋樣本的最高濃度做起;
* 模板降解:避免樣品制備中雜質(zhì)的引入及反復(fù)凍融的情況
Ct 值出現(xiàn)過(guò)晚(Ct>38) * 擴(kuò)增效率低:反應(yīng)條件不夠優(yōu)化,設(shè)計(jì)更好的引物或探針、適當(dāng)降低退火溫度、增加鎂離子濃度等;
* PCR各種反應(yīng)成分的降解或加樣量不足;
* PCR產(chǎn)物太長(zhǎng):一般采用80-150bp的產(chǎn)物長(zhǎng)度
標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系不佳 * 加樣存在誤差:使得標(biāo)準(zhǔn)品不呈梯度;
* 標(biāo)準(zhǔn)品出現(xiàn)降解:應(yīng)避免標(biāo)準(zhǔn)品反復(fù)凍融,或重新制備并稀釋標(biāo)準(zhǔn)品
* 引物或探針不佳:重新設(shè)計(jì)更好的引物和探針;
* 模板中存在抑制物,或模板濃度過(guò)高
擴(kuò)增曲線異常,比如 S 型曲線 * 參比染料設(shè)定不正確:預(yù)混液不加參比染料時(shí),選NONE;
* 模板的濃度太高或者降解;
* 熒光染料的降解
負(fù)對(duì)照有信號(hào)、溶解曲線不止一個(gè)主峰 * 引物設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化:應(yīng)避免引物二聚體和發(fā)夾結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)
* 引物濃度不佳:適當(dāng)降低引物的濃度,并注意上下游引物的濃度配比
* 鎂離子濃度過(guò)高:適當(dāng)降低鎂離子濃度,或選擇更合適的mix 試劑盒;
擴(kuò)增效率低 * 反應(yīng)試劑中部分成分特別是熒光染料降解;
* 反應(yīng)條件不夠優(yōu)化:可適當(dāng)降低退火溫度;
* 反應(yīng)體系中有PCR反應(yīng)抑制物:一般是加入模板時(shí)所引入,應(yīng)先把模板適度稀釋?zhuān)偌尤敕磻?yīng)體系中,減少抑制物的影響

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       六觀:
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