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神奇的实时荧光定量PCR:基因检测之光

夏耀宗 宜宾市第二人民医院
2024年11月13日 11页 3997 海报 复制链接

聚合酶链式反应(PCR)是分子生物学领域中极为关键的技术之一,以其高效性和精确度著称,1993年,生物学领域迎来了一场技术性的革新,彻底颠覆了传统PCR技术的局限性,这项技术不仅有效解决了传统PCR在定量分析中难以避免的误差和污染问题,从而减少了假阳性结果的出现,还以其卓越的灵敏度、更高的特异性和可靠性,以及高度自动化的特点,逐渐在生物学研究中占据了主导地位,取代了传统的PCR方法。

实时荧光PCR技术的检测方法

1、DNA结合染料SYBR Green I

SYBR Green I作为一种广泛认可的DNA荧光标记物,其独特的性质在于能够精准地插入到DNA双链之中,而对单链DNA则无感,在游离状态下,SYBR Green I在溶液里几乎不发出荧光信号,然而,一旦与DNA双链紧密结合,其荧光发射能力便会被极大地激发,产生的荧光强度甚至可提升千倍以上,这一特性确保了反应体系中荧光信号的强度直接反映了双链DNA的数量,并且随着PCR扩增反应的进行,随着DNA量的不断积累,荧光信号也会逐步增强,为科研人员提供了直观且准确的DNA量化手段。

SYBR Green I的实验流程不仅简单快捷,而且成本效益高,仅需一对特定的引物,就能快速筛查多个基因,尤其适合处理大规模样本,其较低的初始投入成本,更是吸引了众多科研人员,然而,SYBR Green I的一个局限性在于其特异性不足,可能会与任何双链DNA(dsDNA)发生结合,导致无法准确区分引物二聚体和非特异性扩增产物,因此在执行多重定量分析时,可能不是最理想的选择。

2、TaqMan探针

TaqMan探针技术是在既有方法上进行优化,其核心亮点在于引入了一个精密设计的荧光探针,与标准的引物对共同发挥作用,此探针的构造独特,一端附有报告荧光基团,另一端则附着淬灭基团,在初始阶段,探针稳定地绑定在DNA单链上,此时,报告基团所发出的荧光信号被淬灭基团完全吸收,从而无法在检测中捕捉到任何荧光信号。

在PCR扩增反应里,Taq酶负责将探针进行酶切,导致其中的报告荧光基团与淬灭基团分离开来,这一变化随即触发了荧光信号的释放,这种荧光分子的切割数量直接反映了PCR产物的生成量,二者呈现出明确的正比关系,因此,借助检测PCR反应体系中的荧光强度变化,便能够实现对PCR产物扩增量的监测。

在此基础上,鉴于实际应用的差异性,实时荧光定量PCR技术已进一步演化为MGB探针、双杂交探针、分子信标及蝎型探针等多种技术形式,以满足多元化的科研与实验需求。

实时荧光定量PCR操作步骤

1、在采用SYBR Green I作为DNA标记探针的PCR实验中,不可缺少的反应组件包括:预先掺入SYBR Green I的PCR反应体系、待扩增的DNA模板以及特异的引物序列,为了提高实验效率和一致性,使用已含有SYBR Green I的即用型PCR反应液;对于DNA模板的制备,可选择直接抽提法,或利用离心柱技术从样本中纯化mRNA,并随后将其逆转录为cDNA,作为PCR扩增的起始模板。

2、当所有准备工作完成后,接下来是退火温度,一般而言,选取比引物的熔解温度(Tm)低5℃作为退火温度,可通过具有温度梯度功能的PCR机轻松达成;随后,为了衡量PCR反应的效果,需要绘制一条标准曲线,此外,SYBR Green I染料能够与非特异性双链DNA(dsDNA)结合,还需要对扩增产物进行严格的特异性验证,这一步骤可以通过荧光定量PCR仪的熔解曲线功能来进行,或者,采用凝胶电泳的方式来分析扩增产物,从而确保qPCR实验的准确性。

3、在无RNA污染的PCR管中,依次加入模板、引物以及预先配制的PCR反应体系后,根据实验设计选择两步法或三步法进行仪器操作;若反应体系中已含有优化量的ROX染料,则无需再行添加。

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