1.RT-PCR,qPCR,Real-time PCR,RT-qPCR區(qū)分
RT-PCR指的是逆轉(zhuǎn)錄PCR(Reverse Transcription PCR),在RT-PCR中,RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,以cDNA為模板通過(guò)PCR進(jìn)行DNA擴(kuò)增;qPCR和Real-timePCR均指實(shí)時(shí)熒光定量PCR(QuantitativeReal-Time PCR),相較于常規(guī)PCR,qPCR能夠在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)定量,從而對(duì)起始模板數(shù)量進(jìn)行精確的分析,具有高敏感度和特異性;RT-qPCR指的是實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄PCR(Reverse Transcription- quantitative PCR),是qPCR RT-PCR的組合,將mRNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA后再作為模板進(jìn)行qPCR定量分析。
2. SYBRGreen I染料法
SYBR Green I染料:一種可以在PCR循環(huán)過(guò)程中隨著PCR產(chǎn)物的累計(jì)而對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的高度特異性雙鏈DNA結(jié)合染料;原理:通過(guò)SYBR Green I染料與PCR過(guò)程中產(chǎn)生的雙鏈DNA結(jié)合,而對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè);過(guò)程:(1)在PCR過(guò)程中,DNA聚合酶可對(duì)目標(biāo)序列進(jìn)行擴(kuò)增,產(chǎn)生PCR產(chǎn)物,即“擴(kuò)增子”;(2)SYBRGreen I染料與每一個(gè)新產(chǎn)生的雙鏈DNA分子進(jìn)行結(jié)合;(3)隨著PCR的進(jìn)擴(kuò)增,越來(lái)越多的擴(kuò)增子生成,由于SYBR Green I染料可與所有的雙鏈DNA結(jié)合,因此熒光強(qiáng)度也會(huì)隨著PCR產(chǎn)物的增加而增加;(如下圖所示)優(yōu)點(diǎn):對(duì)DNA模板沒(méi)有選擇性,可用于監(jiān)測(cè)任何雙鏈DNA序列的擴(kuò)增,運(yùn)行成本低;缺點(diǎn):SYBR Green I染料可能與非特異性的雙鏈DNA序列發(fā)生結(jié)合,產(chǎn)生假陽(yáng)性信號(hào)。除此之外,需要不斷的優(yōu)化反應(yīng)體系以降低非特異性擴(kuò)增。
圖片源自:https://www.smobio.com/faq-real-time-pcr
3. Taqman探針?lè)?div style="height:15px;">
原理:通過(guò)熒光探針在PCR循環(huán)過(guò)程中隨PCR產(chǎn)物的累積而對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
過(guò)程:(如上圖所示)
(1) 構(gòu)建Oligo探針:5’端標(biāo)記熒光染料報(bào)告基團(tuán)(Reporter, R),3’端標(biāo)記淬滅基團(tuán)(Quencher, Q)。當(dāng)探針保持完整時(shí),淬滅基團(tuán)的靠近會(huì)通過(guò)空間上的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)而顯著降低報(bào)告基團(tuán)發(fā)射的熒光;
(2) 如果存在目標(biāo)序列,探針便會(huì)在其中一個(gè)引物結(jié)合位點(diǎn)的下游發(fā)生退火,并隨著引物的延伸通過(guò)Taq DNA聚合酶的5’核酸酶活性,完成切除;
(3) 探針的切除將報(bào)告染料基團(tuán)和淬滅染料基團(tuán)進(jìn)行分離,增強(qiáng)了報(bào)告染料基團(tuán)的信號(hào)。并且可以將探針從目的鏈上去除,使引物繼續(xù)沿模板鏈末端延伸;
(4) 每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán),就會(huì)有更多的報(bào)告基因染料分子從各自的探針上切斷,熒光強(qiáng)度會(huì)隨著合成的擴(kuò)增片段數(shù)量的增加而增加;
優(yōu)點(diǎn):(相較于SYBR Green I染料法)
(1) 高特異性和靈敏性:熒光探針只與目的序列結(jié)合,不受非特異性產(chǎn)物的影響;
(2) 兼容多重反應(yīng):由于不同波長(zhǎng)的熒光報(bào)告基團(tuán)可以標(biāo)記不同的探針,因此可以選擇不同的報(bào)告基因染料標(biāo)記探針,在一個(gè)反應(yīng)管內(nèi)同時(shí)擴(kuò)增并檢測(cè)不同的序列;
(3) 節(jié)省時(shí)間和原料成本:無(wú)需PCR后處理,減少分析工作量并節(jié)省材料成本;
缺點(diǎn):需要根據(jù)不同的序列,合成不同的探針。
4. 絕對(duì)定量(Absolute Quantification)
原理:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)未知樣品進(jìn)行的定量。
舉例:可以通過(guò)qPCR計(jì)算出待測(cè)樣本的初始拷貝數(shù),如1ml血液里有多少個(gè)HBV病毒。可根據(jù)病毒的拷貝數(shù),監(jiān)控疾病狀態(tài)。
5. 相對(duì)定量(Relative Quantification)
原理:用于分析特定樣品相對(duì)于參照樣品某個(gè)基因表達(dá)量的變化。
舉例:用于檢測(cè)藥物引起的基因表達(dá)改變,將經(jīng)藥物處理樣品的特定目標(biāo)基因的表達(dá)水平相對(duì)未處理樣品的基因表達(dá)水平進(jìn)行比較。
結(jié)果分析相關(guān)術(shù)語(yǔ)
6. 擴(kuò)增子(Amplicon)PCR過(guò)程擴(kuò)增產(chǎn)生的DNA短片段。7. 擴(kuò)增曲線(Amplification Plot)PCR過(guò)程中,以循環(huán)數(shù)為橫坐標(biāo),以反應(yīng)過(guò)程中實(shí)時(shí)熒光信號(hào)為縱坐標(biāo)制作的曲線。(如下圖所示)擴(kuò)增曲線一般分為基線期、指數(shù)增長(zhǎng)期和平臺(tái)期。8. 基線(Baseline)PCR起始時(shí),熒光信號(hào)還未發(fā)生變化的幾個(gè)循環(huán)。9. 本底信號(hào)即樣本的熒光背景值,擴(kuò)增的熒光信號(hào)被熒光背景信號(hào)所掩蓋。一般將PCR反應(yīng)前15個(gè)循環(huán)的熒光信號(hào)作為熒光本底信號(hào),可通過(guò)算法去除。10.熒光閾值(Threshold)熒光域值設(shè)定在PCR擴(kuò)增的指數(shù)期,缺省設(shè)置是3-15個(gè)循環(huán)的熒光信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍,通常儀器會(huì)自動(dòng)設(shè)置。如果手動(dòng)設(shè)置,原則要大于樣本的熒光背景值,同時(shí)要盡量選擇進(jìn)入指數(shù)期的最初階段。11.循環(huán)閾值(CycleThreshold, Ct值)Ct值是指在熒光 PCR 擴(kuò)增過(guò)程中,當(dāng)擴(kuò)增產(chǎn)物的熒光信號(hào)達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)所經(jīng)過(guò)的擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)。Ct值與模板的拷貝數(shù)存在線性關(guān)系,起始拷貝數(shù)越多,經(jīng)過(guò)的循環(huán)數(shù)就越少,Ct 值也就越小。12.惰性參比染料(ROX)用作熒光信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)部參照,可以逐孔校正因移液不準(zhǔn)確、孔位置及熒光波動(dòng)造成的變動(dòng)。通常,不同儀器有不同ROX需求,目前國(guó)產(chǎn)儀器基本無(wú)需ROX校準(zhǔn)要求。13.均一化報(bào)告基團(tuán)(Rn)熒光染料報(bào)告基團(tuán)(Reporter, R)釋放的熒光強(qiáng)度除以惰性參比染料的熒光強(qiáng)度。14. ΔRn在特定PCR條件設(shè)置下所產(chǎn)生的信號(hào)量級(jí)。ΔRn=(Rn )– (Rn-),Rn : 一次反應(yīng)的Rn值,Rn-:未反應(yīng)樣品的Rn值。
15.熔解曲線(Meltingcurve)qPCR擴(kuò)增完成后,對(duì)PCR產(chǎn)物加熱,隨溫度升高,DNA逐漸解鏈,導(dǎo)致熒光強(qiáng)度下降,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一溫度時(shí)(Tm),會(huì)導(dǎo)致大量的產(chǎn)物解鏈,熒光急劇下降。熔解曲線分析可以用來(lái)確定不同的反應(yīng)產(chǎn)物,對(duì)PCR的特異性進(jìn)行鑒定。(如下左圖所示)16.熔解溫度(Tm)DNA雙鏈解鏈一半的溫度稱為熔解溫度(Tm),不同序列的DNA,Tm值不同。G-C含量越高,Tm值越高,成正比關(guān)系。17.對(duì)數(shù)曲線(logarithmcurve)對(duì)熔解曲線取對(duì)數(shù),形成峰圖,更直觀的顯示PCR產(chǎn)物片段的情況。通常根據(jù)引物設(shè)計(jì)原則,擴(kuò)增產(chǎn)物長(zhǎng)度在80-300 bp范圍內(nèi),熔解溫度在80℃-90℃之間。(如下右圖)
絕對(duì)定量相關(guān)術(shù)語(yǔ)
18.標(biāo)準(zhǔn)品(Standards)用于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線的已知濃度樣品,為保證標(biāo)準(zhǔn)品的穩(wěn)定,通常將基因片段克隆到質(zhì)粒后,作為標(biāo)準(zhǔn)品。19.標(biāo)準(zhǔn)曲線(StandardCurve)將已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行梯度稀釋(通常為5-6個(gè)稀釋梯度),將未知樣品和梯度稀釋的標(biāo)準(zhǔn)品在同一qPCR實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)擴(kuò)增曲線,以稀釋標(biāo)準(zhǔn)品的Ct值為橫坐標(biāo),起始拷貝數(shù)的log值為縱坐標(biāo)構(gòu)建。(如下圖所示)理論上,稀釋樣品的擴(kuò)增曲線之間有均勻的間距,如果產(chǎn)物在每一循環(huán)都加倍,熒光曲線之間的間距(兩個(gè)樣本Ct值差)符合等式“2n=稀釋倍數(shù)”,如:10倍稀釋的樣本,2n=10,n=3.32,即Ct值差為3.32。20.擴(kuò)增效率(Amplificationefficiency)擴(kuò)增效率與標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率相關(guān),斜率的絕對(duì)值與熒光曲線間距相同,擴(kuò)增效率計(jì)算式為E=10-1/斜率,如果將擴(kuò)增效率用百分率來(lái)表示,則E%=(E-1)×100%。一般說(shuō)來(lái),擴(kuò)增效率接近 100%是重復(fù)性好的標(biāo)志,然而在實(shí)際操作時(shí),擴(kuò)增效率應(yīng)該在90%-105%之間,如果擴(kuò)增效率低,可能的原因是引物設(shè)計(jì)不當(dāng),或者反應(yīng)條件未優(yōu)化;若擴(kuò)增效率大于100%,可能由于稀釋樣品加樣錯(cuò)誤,或者有非特異性產(chǎn)物擴(kuò)增,如引物二聚體產(chǎn)生。
相對(duì)定量相關(guān)術(shù)語(yǔ)
21.內(nèi)參(Internalreference)在同一反應(yīng)中作為靶序列擴(kuò)增,并用不同的探針進(jìn)行雙重PCR檢測(cè)的對(duì)照序列。22.內(nèi)參基因(Referencegene)內(nèi)源性參比基因的表達(dá)水平在樣品間不存在差異,如管家基因(Housekeepinggenes, HKGs),常用GAPDH、β-actin 、18SrRNA和28S rRNA等。23.標(biāo)準(zhǔn)樣品(StandardSample)相對(duì)定量中使用的參比樣品,用與其他樣品進(jìn)行比較,確定某一基因的相對(duì)表達(dá)水平。24.陽(yáng)性對(duì)照(PositiveControl)用已知量模板作對(duì)照,通常用來(lái)檢查引物工作是否正常,以及反應(yīng)程序是否正確設(shè)置。25.陰性對(duì)照(NegativeControl)重要的陰性對(duì)照包括無(wú)模板對(duì)照(No template control,NTC)和無(wú)反轉(zhuǎn)錄酶對(duì)照(No reverse transcriptasecontrol,NRC)。NTC:包含除模板之外的所有擴(kuò)增反應(yīng)所必要組分的對(duì)照反應(yīng),模板通常用水代替,用于檢測(cè)試劑污染或外源DNA造成的污染;NRC:在反轉(zhuǎn)錄的時(shí)候多配制一個(gè)體系,不加反轉(zhuǎn)錄酶,其余成分正常添加,在相同的反轉(zhuǎn)錄過(guò)程下獲得的產(chǎn)物,以此為模板,觀察擴(kuò)增情況,用于檢驗(yàn)cDNA中是否有基因組DNA的污染。
百力格探針引物合成
百力格生物致力于提供高質(zhì)量工業(yè)級(jí)探針引物合成服務(wù),可以實(shí)現(xiàn)單批次2 OD-8000 OD大規(guī)格的高純度、高精度、防污染探針與引物的合成與純化,充分滿足客戶對(duì)于穩(wěn)定性、可靠性的需求。
qPCR探針類型
類型
詳情
單標(biāo)熒光探針FAM、VIC、HEX、TET、ROX、JOE、Cy3、CY5、TAMRA、Texas Red等
雙標(biāo)熒光探針
熒光基團(tuán):FAM、VIC、HEX、ROX、Cy3、Cy5、NED等
淬滅基團(tuán):MGB、BHQ、TAMARA系列等
特殊單標(biāo)熒光探針地高辛Dig、磷酸Phosphorylation、生物素Biotin等
修飾硫代修飾、氨基修飾、巰基修飾、稀有堿基等
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參考文獻(xiàn):
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