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PCR常见问题汇总
2023.01.30   点击9729次

1、RT-PCR、qPCR、Real-time PCR、real-time RT-PCR有什么区别?

RT-PCR就是逆转录 PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR),是聚合酶链式反应(PCR)的一种广泛应用的变形。在RT-PCR中,一条RNA链被逆转录成为互补DNA,再以此为模板通过PCR进行 DNA扩增。

Real-time-PCR和 qPCR(Quantitative Rea-ltime-PCR )是一码事,都是实时定量PCR,指的是PCR过程中每个循环都有数据的实时记录,因此可以对起始模板数量进行精确的分析。

虽然Real-time PCR(实时荧光定量PCR)和 Reverse transcription PCR(反转录PCR)看起来都可以缩写为RT-PCR,但是,国际上的约定俗成的是:RT-PCR特指反转录PCR,而Real-time PCR一般缩写为 qPCR(quantitative real-time PCR)。

而real-time RT-PCR(RT-qPCR),就是结合了荧光定量技术的反转录PCR:先从 RNA反转录得到 cDNA(RT),然后再用 Real-time PCR进行定量分析(qPCR)。

2、为什么荧光定量PCR的扩增产物片段长度应该控制在80-300bp范围内?

每个基因序列长短不一,有的好几kb,有的几百bp,但是我们在设计引物的时候只需要要求产物长度80-300bp,太短或者太长都不适合做荧光定量PCR检测。

产物片段太短,无法跟引物二聚体区分,引物二聚体的长度大概在30-40bp,小于80bp很难区分是引物二聚体还是产物。产物片段太长,超过300bp,容易致使扩增效率低下,不能有效的检测出该基因的量。

打个比方,你在数一间教室里面有多少个人的时候,只需要数一下有几张嘴就可以了,在检测基因的时候也是一样的,只需要检测某个基因的某一段序列来代表整个序列即可。如果你为了想数多少个人,既要数多少张嘴也要数多少个鼻子、耳朵、眼镜,反而容易数错。

3、PCR技术中加入的“引物”是什么?有什么作用?引物会在PCR仪中复制吗?

引物是在DNA分子复制时起引导作用一段短RNA或单链DNA片段,可结合在脱氧核苷酸链上与之互补配对的区域,其功能是作为核苷酸聚合作用的起始点,DNA聚合酶可由其3’端开始合成新的核酸链。细胞内的引物是RNA链,由RNA酶根据DNA链碱基序列自动合成。

在PCR技术中,引物是人工合成的两段寡核苷酸链序列,是单链DNA片段。由于DNA聚合酶的特异性和DNA分子两条链的两端的差异性,决定了DNA分子体外扩增时必需设计两种引物,分别与DNA分子两条模板链的两端的感兴趣区域互补,以利于DNA聚合酶由此定向向前延伸,起到很好的引导作用。

对于一段需扩增的DNA的核苷酸序列,引物可根据这一序列经计算机设计并合成,使其能有效地扩增模板DNA序列,引物设计的优劣直接关系到PCR技术扩增DNA的成功与否。引物不会在PCR仪中复制,引物是设计并配比好后加入PCR仪溶液中的。体外人工设计的引物广泛用于DNA聚合酶链反应(PCR技术)、测序和探针合成等。

4、引物设计最佳长度是多少?

一般来说,引物长度大概在20-24bp范围是比较好的。当然我们在设计引物的时候一定要注意引物的TM值,因为这个关系到最佳退火温度。经过大量的实验证明,60℃是一个比较好的TM值。退火温度太低容易导致非特异性扩增,退火温度太高一般会导致扩增效率比较低,扩增曲线起峰比较晚,CT值延后。

5、采集样本量的多少会不会影响实验结果?

不会。很明显,采集样本量多,提取的RNA就比较多,cDNA就比较多,目的片段就比较多。对于绝对定量,要计算出某个目的片段的拷贝数,那么采集样本量的多少肯定会影响实验结果。比如检测血液里面的乙肝病毒HBV,就是检测出一定量(1ml)血液里面的HBV含量。

对于科研工作中常用的相对定量,样本量的多少与实验结果无关,因为相对定量是指目的基因和内参基因相比较,你可以认为它们是存在于同一核酸链条的上下游片段,如果样本量多了,内参基因和目的基因都同时等比例增加,不影响结果。

6、反转录酶效率高低会不会影响实验结果?

同上。此处必须注意,我们希望获得较高的反转录效率,更希望反转录酶的反转录效率比较稳定,得到均一性的结果。这就要考验各大公司对于反转录试剂盒的优化能力了。

7、在PCR技术操作中,是否需要能量,需向溶液中加ATP吗?

DNA分子在PCR仪中扩增与在细胞内复制相似,也需要原料、能量、酶、引物、适宜的温度和pH等,但PCR技术操作中不需要单独提供ATP作为供能物质。

在PCR技术中,DNA复制的解旋断裂氢键的能量来自PCR仪的加热,高温达90℃~95℃时DNA分子双链即打开,dNTP的连接能量来源于Taq酶聚合基本单位dNTP加入到延伸链的3'端与上一个核苷酸形成磷酸二酯键时释放一个焦磷酸PPi,焦磷酸不稳定极易水解,释放能量并产生磷酸,这两个反应互相偶联,推动Taq酶聚合单体延伸DNA分子。

8、Taq酶的效率会不会影响实验结果?

Taq酶的效率影响比较大,一般要求用热启动Taq酶,且效率要比较高才行,商品化的荧光定量试剂盒,每个厂家都会在自己的产品的基础上,把效率优化到最好的状态,接近于100%,效率太低实验结果不可用。对于不同公司的产品,这是衡量优劣的指标。

9、荧光染料的多少会不会影响实验结果?

当然是有影响的。荧光染料过于饱和,会导致某些仪器出现噪点干扰;荧光染料不饱和,荧光值太低,导致提前进入平台期,扩增曲线平缓。在荧光定量实验中主要看CT值,因此后期扩增曲线进入平台期显得不那么重要,只是图形不够美观罢了,如果二者必选其一的话,宁愿选择荧光染料略微不饱和。在使用同一公司的同一款产品时,该影响基本可以忽略。

10、PCR管的透光度会不会影响实验结果?

当然是有影响的。但是对于同一厂家同一批耗材,这种影响可以忽略。推荐大家用96孔板加高透膜,使耗材的透光度影响降到最低。

11、操作过程中的误差会不会影响?

操作过程的影响,主要体现在均一性上。均一性是指体系内的所有组分均匀的混合在一起,瞬时离心可以解决均一性问题。另外,对于生手来说,最好调整PCR体系在20ul以上,过小的体系更容易产生误差。再请看下图:如果退火温度优化得合适,引物浓度对CT的影响会降到最低。你会明白,有的操作误差(比如引物浓度)是可以通过优化退火温度来避免的。

12、没有Ct值

检测结果遇到没有Ct值情况,排查是否有以下问题

①循环数不够(一般不超过45循环,不仅背景值提高,定量也不准);

②PCR程序设置错误,检测荧光信号的步骤有误。一般SG法采用72℃延伸时采集,TaqMan法则一般在退火结束时或延伸时采集信号,另外荧光采集是否选中;

③引物或探针降解。可通过PAGE电泳检测引物和探针是否降解;

④模板量可能降解或上样量不足(不超过500ng,根据试剂盒说明书即可),对未知浓度的样本应从系列稀释样本的最高浓度做起;如果发生模板降解,应考虑样本准备中杂质的引入及反复冻融的情况,建议将模板样本小量分装储备,避免反复冻融;

⑤引物探针是否合适(尤其是引物跨越内含子,以确保扩增基因组DNA;上下游引物Tm值超过4℃以上也会影响扩增)。

13、Ct值过晚

在相对定量中, Ct值一般控制在15—25之间比较好,如果在绝对定量中,对低拷贝数的样品,Ct值会增大,但是一般不宜超过40循环,否则定量不准确。因此,判断Ct值出现过晚是否属于非正常情况,需要根据具体实验设计和目的进行。

①扩增效率低。引物之间或者引物和探针的比例不合适,需要进行优化;引物或探针设计不合理,需要重新设计;

②PCR程序不合适,改用三步法进行反应,或者优化退火/延伸温度,可以适当降低退火温度;退火/延伸时间短(可以在推荐的时间条件下延长10s);

③MgCl2浓度不合适,增加镁离子浓度等。PCR各种反应成分的降解或加样量的不足;

④PCR产物太长。PCR产物设计超过500bp;

⑤模板中存在抑制物。用高纯度模板进行PCR检测或将模板进行稀释。

14、阴性对照扩增有信号

照扩增有信号排查各操作环节是否有不当,造成交叉污染:

①引物设计不够优化。应避免引物二聚体和发夹结构的出现。

②引物浓度不佳。适当降低引物浓度,并注意上下游引物的浓度配比。

③镁离子浓度过高。适当降低镁离子浓度,或选择更适合的mix试剂盒。

④模板有基因组的污染。RNA提取过程中避免基因组DNA的引入,或通过引物设计避免非特异性扩增。

⑤交叉污染。在所用的试剂中有交叉污染,或操作环境中有气溶胶造成污染,建议对操作环境进行处理,或者更换新的环境、加样器、枪头以及所有的引物、试剂等。

15、标准曲线不佳

标准曲线线性关系不佳(R2<0.9),很有可能是以下环节存在问题:

①标准品稀释或者加样误差,使得标准品不呈梯度;

②标准品出现降解。应避免标准品反复冻融,将高浓度DNA模板分装,保存于-20℃或-80℃,现配现用;

③引物或探针不佳。重新设计更好更稳定的引物或探针;

④模板中存在抑制物。模板浓度过高,根据现有商品化荧光定量试剂盒的要求,一般模板量以50~500ng为宜。

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