荧光定量PCR原理等大家都已经很熟了,我就不细说了,主要是写一些有人问过的事,希望写的内容是大家都关心的。
普通PCR与荧光定量PCR技术区别?
简单的讲PCR技术*早是用于扩增一段特异的PCR片段,用于克隆、测序等实验,后来也将其用于样本中特异的PCR片段有无或非很粗的相对定量,而荧光定量PCR技术则是为了测定样本中特异的PCR片段相对及**量,是一种测定特异的PCR片段含量的方式。如测定病人样本中病原体的含量、实验样本中某一特定的mRNA的含量等。
前些年有人讲过普通PCR后,通过电泳也可以进行定量,其实是将PCR产物的定量与PCR样本中模板定量相混了。近两年没有人再讲这类的话了。
Sybr Green、Taqman、Molecular beacon、LUX这些方法如何选择?
从实验成本来讲,Sybr Green是*好的,基本上就是普通PCR加上一点Sybr Green I 荧光染料即可,其信号强度也很好,还可以进行融解曲线分析等,但缺点是只能在一个反应管内进行一种PCR反应的检测,另一个问题是非特异性扩增会影响实验结果,当然也有一些技术解决这些问题,后面会讲到。对于研究人员来讲,如果需要检测的基因很多,而每个反应管中进行一种PCR反应的检测可以满足实验要求,则Sybr Green是*好的选择。
如果需要进行多通道实验,即在一个反应管中进行2种或以上的反应,则要选择其他的方法,*常用的是Taqman、Molecular beacon,这两种都是探针的方式,由于增加了探针的特异性,因此其扩增曲线反映的就是特异性产物的扩增曲线,不含有非特异性扩增的成分。因此商业用途的检测试剂盒大都采用这一技术,以减少非特异性产物造成错误结论的可能性。其缺点在于探针成本较高,有时设计的探针并不合适,有造成损失的可能性。并且要进行较多的实验条件的优化。这两种探针技术用于商业目的时都有**问题,据说取得Molecular beacon的许可权的成本相对较低,但只是据说。
另一种值得一提的是LUX探针,它也可进行多通道实验,但它没有Taqman和Molecular beacon方法的增加探针特异性的功能,因此只能是一种折中的方案,如果不考虑多通道实验,则不如Sybr Green法
选择单通道实验还是多通道实验?
这是要根据实验需要来选择的,如果有一个、两个或是三个基因要进行比较,并用看家基因进行对照,可以考虑选择多通道实验。多通道实验的好处是可以消除样本加样的误差。但要克服的困难也比较多,一是条件的优化比较麻烦,即多种PCR反应以及探针要在同一个反应条件下进行,并且效率都要比较高,另一个困难是要求相互之间没有干扰,因为干扰会影响到实验结果。还有一个困难是当一个基因的模板数显著大于其他基因时,因为共用核苷酸等资源的原因,会让模板数少的基因的定量值变小或变为零。因此一般两通道的实验比较多些,即一个基因进行多样本比较,用看家基因进行对照。
可以看出,如果单通道实验可以解决问题,就不要选择多通道实验了。三个以上的基因进行比较时就*好用单通道。因为一般的仪器*多也只有四个通道,就是有更多的通道,实验条件的优化也是足够麻烦了。
双通道实验时如何克服反应条件、干扰以及模板数差别很大等困难?
对于反应条件的优化,可通过两个单独实验的标准曲线来优化,主要是复性温度,可用PCR仪的温度梯度功能来选择,然后找到一个合适的复性温度。对于如何确定是否存在相互干扰,则要通过两个独立的单通道实验与双通道实验的结果进行比较,如果差别不大,则表明没有干扰。至于模板数差别很大的问题,可以通过降低引物浓度的方法来实现,即primer limited,在一般的PCR反应中,引物的浓度是足够高的,基本上可以将反应液中的核苷酸全部消耗尽,在优化引物浓度时,用不同的引物浓度进行实验,找到不影响反应的C(t)值的*低引物浓度。这样在实际反应中,模板数高的基因在引物耗尽后,反应液中仍然有足够的核苷酸等用于另一个基因的反应。
引物设计中的几个注意事项
1、 引物设计*好用相关的软件来进行设计,考虑引物自身回折、错配、引物二聚体、复性温度、产物变性温度等问题,其中产物的变性温度是大家不太关心的问题,但有些产物在一般的95度条件下不能充分解链,会严重影响实验结果。
2、 引物所设计的片断一定要有足够的特异性,选择好片段后,*好到互联网中进行相关的搜索,看在样本的基因组有没有相拟的基因以及假基因等,如果有,则可选择特异性更高的区域。
3、 在进行mRNA表达量的定量,可以在引物设计时考虑基因组的污染问题,即在引物设计时让两个引物跨一个内含子,这样基因组污染所造成的扩增可以区别出来,或因为片段过大而不能扩增
4、 由于mRNA表达量的定量有一个逆转录的过程,如果逆转录是用poly(T)作引物,则设计的片段尽量靠近poly(A),以免逆转录的效率影响到实验结果。如果用特异性引物进行逆转录,则要考虑引物区是否存在RNA二级结构的问题。
5、 产物片段的大小:定量PCR一般产生片段都不大,不会超过600bp。Sybr Green法一般选择250-600bp,过大会影响到PCR扩增的效率,过小则很难通过融解曲线与引物二聚体分开,但并不是**的。Taqman法的扩增片段都很小,几十或是100多,这是其原理造成的。Molecular beacon法对片段大小的要求不高,只要不是太长即可。
Sybr Green法的实验策略:
实验可分为三个阶段,即实验条件的优化、预实验和正式实验。
一、 实验条件的优化阶段,这一阶段是*花时间的,
1、 要找到一个阳性的模板,可以是克隆有基因质粒、强阳性样本或纯化的PCR产物等。有了阳性的模板才能进行*基本的定量扩增实验,如果有普通PCR的实验条件,也可以此为基础进行实验。
2、 扩增出的产物要通过电泳方法确定其大小,以确认定量PCR扩增的产物是你的目的基因,有些用户就发生过优化了几天的条件才发现扩增片段的大小不对,不是自己想要的基因。当然,能测个序什么的*好。并通过融解曲线实验来确定产生的Tm值以及所用的变性温度是否已经足够,个别情况下会出来解键不充分的现象。
3、 有了基本的PCR条件后,要将阳性模板进行倍比稀释,一般用10倍稀释。将稀释的模板带上阴性对照,分成多份进行温度梯度实验,对复性温度进行优化,以找出复性温度范围,复性温度*好能满足以下条件:高中低模板浓度下PCR扩增效率都很高、阴性模板没有扩增。选择满足条件的中间温度,这样可以提高实验的稳定性,不会因为样本管在加热模块中的位置不同而影响实验结果。 4、 如果找不到合适的条件,如引物二聚体过多,可对引物浓度、Mg2+离子浓度、DMSO含量等进行优化,然后再进行复性温度梯度实验。其中Mg2+离子浓度、DMSO含量都会影响Tm值以及所用的变性温度。
二、 预实验阶段
按照优化的条件对所需要分析的样本做一个没有重复的实验,每个样本做一个10倍和100倍稀释的实验,预实验的目的主要有两个,一是了解样本的模板浓度范围,如果有样本的模板浓度在标准曲线之外,如过高或过低,则可能要对标准曲线进行重新优化,当然,如果过高和过低不影响你的实验结论则可定为高于多少或低于多少,直接进行外推是不科学的。另一个目的看样本中是否有PCR抑制物的影响,如果每个样本的定量结��与其10及100倍稀释后的样本的结果相同,则表明没有抑制物的影响,如果不同,如原倍结果为零,而10及100倍稀释后的样本的结果为阳性,则表明样本中PCR抑制物浓度较高。可用其10及100倍稀释后的样本进行定量。
有几个用户发现过实验为阴性的样本在其10及100倍稀释后的样本为阳性的,也许有更多用户没有进行这样的实验,得到了错误的结论。因为样本RNA的提取试剂中经常有抑制PCR反应的物质,清洗不干净就会影响到定量PCR反应。
三、 正式实验阶段
然后就可以进行正式实验了,只需要将每个样本作三个或更多的重复即可以了。有抑制物的样本先进行稀释,计算浓度时不要忘记就行了。*后就可以进行实验结果分析了,个别样本中离群的数值可以删除。
Sybr Green法的注意事项
1、 *好按照上面提到策略进行实验,以免造成不必要重复实验,从而降低实验成本
2、 Sybr Green I一般是先将母液用DMSO进行稀释100倍,*终的使用浓度为4000-10000分之一。可能不同的Sybr Green I母液的稀释倍数不同,可通过实验来证明,但高浓度的Sybr Green I肯定会影响PCR反应。另外用水稀释后的Sybr Green I保存的时间很短,一般1周后就不能用了。DMSO似乎反复冻融会影响性能,但原因不明。
3、 在对引物浓度、Mg2+离子浓度、DMSO含量等进行优化后仍得不到满意的结果,特别是引物二聚体很多时,可以考虑更换引物,因为引物成本低,而优化实验成本很高。
4、 当有少量引物二聚体影响荧光结果时,可以提高荧光读板时的温度来消除引物二聚体的影响,如将读板时的温度提高到82度,此时引物二聚体已经解链而产物没有解链。但引物二聚体浓度很高时会严重影响PCR反应,消除引物二聚体的影响也没有用。
5、 大家都知道进行**定量需要标准曲线,有些用户认为进行相对定量时就不需要标准曲线了,可以通过2ΔΔC(t)来计算,但这一计算是有条件的,即所有荧光定量PCR扩增的效率都接近于100%,可以通过实验来证明。但大多数用户并没有进行这样的实验就直接用2ΔΔC(t)来计算了。这是错误的,会得到错误结论。
6、 无论是使用自配的试剂还是用商业的荧光定量试剂盒,*好买够试剂,以免进行预实验或正式实验时没有试剂而必需采用其他试剂,由于不同试剂的缓冲液成份有较大差别,如有的试剂中含有DMSO及Mg2+离子等,可能会影响到实验结果,甚至要重新进行实验条件的优化。
7、 不要在管盖上写字,原因很明显,但有些用户习惯了写字,后来再擦掉,也会对实验有些影响。
8、 *好使用高质量的PCR管,低质量管的管间差可能会很大。
9、 每次实验一定要有阳性对照和阴性对照,以免出现问题时找不到原因。
10、 在样本很珍贵时可以采用对样本进行稀释的方式进行定量。只要浓度不是太低,理论来讲对稀释是不会影响实验结果的。
其他方法也可以采用类拟的策略,以节约成本,提高效率。
*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*荧光定量PCR实验中的策略及注意事项*