定量PCR技術簡介
一、 定量PCR的基本原理: 在PCR實驗條件下(Mg++、緩沖液、Taq酶、dNTP、引物、模板),經(jīng)變性→退火→延伸的一個循環(huán),引物在退火階段與相應的模板結合,在延伸階段進行復制,此時產(chǎn)物為:Yn=Yn-1×(1+Ev) ,Yn:n個PCR循環(huán)后PCR產(chǎn)物的分子數(shù);Yn-1:為n-1個熱循環(huán)后PCR產(chǎn)物的分子數(shù);Ev:為擴增效率,0≤Ev≤1;若n個熱循環(huán)中其Ev是一致的話,經(jīng)n個循環(huán)后的擴增產(chǎn)物的分子數(shù)(Y)和反應物中原始分子數(shù)(X)之間關系,可描述為:Y=x×(1+ Ev)n。 1. 終點法定量原理: 在最佳實驗、循環(huán)次數(shù)n一定、Ev相同的前提下,根據(jù)擴增產(chǎn)物的量可以計數(shù)出反應物中原始分子數(shù),若核酸提取效率相同(與標準品),進而計算出標本中靶分子的準確含量,即: lnx=lnY-n×ln(1+Ev)=lnY - b (b為常數(shù)) 2. 實時檢測法定量原理: 在最佳實驗、相同Ev以及相同擴增產(chǎn)物的情況下,反應物中原始分子數(shù)(X)與其所需要的擴增循環(huán)次數(shù)(n)成反比,若核酸提取效率相同(與標準品),進而計算出標本中靶分子的準確含量,即: LgX=LgY–n×Lg(1+Ev)=b - n×a (a、b為常數(shù))3. 擴增效率(Ev)的影響因素: 以上所述的定量原理均假定反應體系中擴增效率是不變,但是,實際上,Ev在不同的擴增管之間和同一擴增管的不同循環(huán)次數(shù)之間是不同,如何控制及解決Ev的變異以及標本制備的可靠性是PCR定量的可靠性所在,也是定量PCR的發(fā)展方向,那么,Ev的影響因素有: a. 引物和靶序列的結合能力(G+C%及突變),擴增產(chǎn)物的長度,G+C含量。 b. 模板的含量、DNA聚合酶、反應液成分變化。 c. 不同臨床標本間DNA聚合酶抑制物的存在情況。 d. 循環(huán)擴增儀上不同位置的差異。 二、 定量PCR方法的分類: 目前對標本的靶DNA或基因的相對或絕對含量是不同樣品的PCR產(chǎn)量檢測而推算出來,根據(jù)標本中是否加入內(nèi)標物,將分成以下兩種: (一) 外標法定量PCR: 一個已知含量的標準品(通常用質粒)經(jīng)一系列的稀釋后與待檢標本一起進行擴增,制作PCR擴增產(chǎn)物和靶核酸含量的標準曲線,根據(jù)待檢標本的擴增產(chǎn)物量即可推算出靶核酸的絕對含量;上述已提及不同標本間的擴增效率(Ev)的差異,對樣本間PCR產(chǎn)量作比較會產(chǎn)生很不準確的結果;以外還應考慮“平臺效應”對結果的影響,因為“平臺期”PCR產(chǎn)物量并不受初時模板量的影響;導致結果的準確性和重復性差,因此采用外標法應該注意: a、 注意標準化操作,優(yōu)化最佳實驗條件,減少標本間Ev的差異導致對結果的影響。 b、 標準品的稀釋因存在隨機分布而導致結果的不準確。 c、 注意“平臺效應”對實驗結果的影響。特別是后面提及的終點法檢測PCR產(chǎn)物的方法中。 d、 由PCR方法很靈敏,特別RT-PCR方法,沒有內(nèi)標存在的情況下,標本的污染而對實驗結果產(chǎn)生很大的影響。 e、 標本處理對結果的影響。 (二) 內(nèi)標法定量PCR: 由于上述提及的外標法存在不同標本間的Ev差異和標本的提?。ㄌ貏e是RT-PCR)的微小變化都將導致擴增產(chǎn)物的巨大差異。為了清除此種影響,國內(nèi)外都推重采用內(nèi)標法。內(nèi)標法是用PCR技術進行準確定量的基礎和今后的發(fā)展方向,根據(jù)采用內(nèi)標品的不同,又分為非競爭內(nèi)標定量PCR(quantitative PCR with noncompetitive intenal standands)和競爭定量PCR(competitive quantitative PCR)