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在定量PCR(rt-PCR或qPCR)中,荧光信号由荧光探针或荧光DNA结合染料(如SYBR Green)产生,其强度与PCR产物分子(扩增子)的数量成正比。每次循环后收集荧光信号强度,通过绘制荧光强度与循环数的图,qPCR仪器生成扩增曲线,表示PCR过程中的产物累积。样品中特定序列(DNA或RNA)丰富时,扩增在较早循环中观察到,Ct值小;稀少时,稍后循环观察到扩增,Ct值大。
此指南涵盖了总RNA提取、两步法逆转录定量PCR(qRT PCR)操作和数据分析。
所有步骤均需在超净工作台上进行,紫外照射至少15分钟。所有试剂仅用于此实验。使用75%乙醇或其他去污剂擦拭工作台,避免表面污染。进入荧光定量PCR实验室后,需佩戴一次性无菌口罩、无菌乳胶手套,避免与同事交谈,防止PCR模板污染。实验中使用各种离心管、头及配制试剂和溶解沉淀用的水,均应使用焦碳酸二乙酯(DEPC)处理,以去除吸附的RNA酶污染。使用Trizol试剂时,避免接触皮肤或衣服,避免吸入蒸气。qPCR反应需要qPCR级水、试剂和试管。务必使用正确类型的qPCR光学PCR管和盖子,不可用普通PCR管。加样前规划加样顺序,避免交叉污染。所有实验应设置无模板对照,包含除DNA或cDNA样品外的所有反应组分。先配制qPCR反应混合液,减少误差。加样后上机前,通过瞬离将反应液至管底并消除气泡,避免气泡干扰荧光检测和降低酶活性,影响扩增效率。
试剂准备完毕,接下来进行操作流程:总RNA提取、反转录、设计引物、q-PCR。
总RNA提取包括:A.组织样本快速研磨,加入Trizol裂解液;B.全血样品加入红细胞裂解液,室温孵育后离心;C.细胞样品,细胞悬浮液加入Trizol,直接裂解或保存。直接法步骤包括:加入Trizol,冰上孵育;离心转移上清;加入氯仿,剧烈振荡;离心分层;加入异丙醇;离心分离RNA沉淀;干燥并溶解RNA。离心柱法按照提取试剂盒说明书进行。
反转录步骤包括:检测RNA纯度和完整性,紫外分光光度法测定RNA浓度和纯度,通过TE缓冲液稀释并测量260nm和280nm吸光度。根据比率判断RNA纯度,RNA产量变化可能因材料类型、数量和储存条件而异。琼脂糖凝胶电泳评估RNA完整性,28S/18S比值大于2表示RNA完整度高。
引物设计需在Primer5.0软件上完成,遵循标准:PCR扩增子长度50-180bp;引物长度17-25bp;GC含量45-55%;Tm58-68℃,引物对间差异不超过2℃;碱基分布随机均匀;3′端避免AT、GC密集区域;引物自身和引物间不互补;3′末端为G或C;避免DNA污染,避免跨外显子接头区;设计2-3对引物,预实验筛选最佳引物;NCBI数据库比对确保特异性。
q-PCR反应使用cDNA模板10倍稀释液加入反应体系,避免过高浓度的反转录体系残留抑制DNA聚合酶活性。扩增循环包括熔解程序:变性、退火、延伸。变性加热dsDNA成单链,退火使互补序列结合,延伸DNA聚合酶高效延伸。熔解曲线描绘dsDNA解链成ssDNA时的荧光变化,判断qPCR反应的特异性。内参用于优先计算靶基因的相对表达量,消除总RNA量差异引起的表达假性差异。
相对定量比较同一基因在样本间的表达差异,无需精确拷贝数,关注与未处理样品组的表达变化。ΔΔCt方法通过比较目的基因Ct值与内参Ct值计算ΔCt,得到实验组与对照组的ΔΔCt,表示目的基因表达水平的倍数差异。
操作中遇到的难题包括:RNA收获率低、RNA降解、Abs260/Abs280比率低、DNA污染、下游反应中RNA表现不佳、熔解曲线有杂峰等,应采取相应措施解决。在实验过程中,遵循上述指南,可以有效避免常见问题,确保实验结果的准确性和可靠性。