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定量PCR儀定量原理詳解

更新時間:2015-10-12瀏覽:2924次
     定量PCR可以實時檢測PCR的全過程,為了準確定量和計算,取PCR反應的前半段指數(shù)擴增期數(shù)據。因為檢測的是熒光信號,首先需設定一個域值(threshold)作為熒光本底信號(baseline)。從擴增曲線上可以看到,在初始的若干個循環(huán),由于熒光信號變化弱而一直在本底基線附近波動。當檢測到的熒光信號超過域值,就被認為是真正的信號,它可用于定義樣本的域值循環(huán)數(shù)(Ct)——PCR擴增過程中熒光信號開始由本底進入指數(shù)增長階段的拐點所對應的循環(huán)次數(shù)。實驗操作中,Ct值的含義是:每個反應管內的熒光信號達到設定的域值時所經歷的循環(huán)數(shù)?!?br />
     顯然,CT值取決于域值。域值的量化定義是基線范圍內熒光信號強度標準偏差的10倍。實驗操作中,域值范圍定義是從第3個循環(huán)起到CT值前3個循環(huán)止,其終點要根據每次實驗的具體數(shù)據調整(前2個循環(huán)熒光信號太弱,扣除背景后的校正信號往往波動比較大;而在CT值前3個循環(huán)大多數(shù)情況下熒光信號已經開始增強,超過了基線高度)。從圖1的重復實驗中可以直觀地看到,隨著PCR反應過程,熒光信號從基線經一個轉折點進入指數(shù)期、線性期和終的平臺期,盡管平臺期DNA拷貝數(shù)波動很大,CT值卻是相對固定的。如果用不同濃度模版DNA作PCR,可以看出模版濃度越高,CT值越小。模版濃度每增加1倍,CT值減小1個循環(huán)。CT值與模板DNA的起始拷貝數(shù)成反比。這一結論可以從數(shù)學上嚴格證明。利用已知起始拷貝數(shù)的標準品可作出標準曲線,因此只要獲得未知樣品的Ct值,即可從標準曲線上計算出該樣品的起始拷貝數(shù)?!   ?/div>
 
    模板定量可分為相對定量和定量。定量指的是用已知量的標準品作標準曲線來推算未知的樣本的量。質粒DNA常作為定量標準品的制備之用。標準品的量可根據260nm的吸光度值并用DNA或RNA的分子量來轉換成其拷貝數(shù)來確定。相對定量指的是在樣本中目標序列相對于另一參照樣本的量的變化。即參照物是1*的樣本,其它的樣本為參照物量的n倍??梢酝ㄟ^標準曲線法或者比較CT法進行相對定量,前者和定量相似,后者運用了數(shù)學公式來計算相對量,前提是假設每個循環(huán)增加一倍的產物數(shù)量,在PCR反應的指數(shù)期得到CT值來反應起始模板的量,一個循環(huán)(CT=1)的不同相當于起始模板數(shù)2倍的差異。但是此方法是以靶基因和內參照的擴增效率基本一致為前提的,效率的偏移將影響實際拷貝數(shù)的估計?!   ?/div>
 
    無論定量還是相對定量,在得到實驗結果后,還要考慮數(shù)據之間的可比性問題。在實驗操作中,取樣都是以體積或重量為單位的,但是同樣體積或重量的樣本所來源的細胞數(shù)目并不一樣,所以拷貝/μL或拷貝/ng的定量數(shù)據相互之間實際上并不可比。只有將這些數(shù)據歸一到以拷貝/細胞或拷貝/基因組為單位后,才可進行嚴格意義上的比較。這種校正可以通過適當?shù)膮⒈葋硗瓿?。參比一般選用b-actin、GAPDH、rRNA基因等管家基因。由于它們在細胞中的表達量或在基因組中的拷貝數(shù)是恒定的,受環(huán)境因素影響較小,其定量結果代表了樣本中所含細胞或基因組的數(shù)量。為了減少誤差,目標基因和參比基因好在同一反應管內同時進行定量測定,所以這種對照稱為陽性內對照(InternalPositiveControl,IPC)。要進行IPC歸一化校正,定量PCR儀必須具備多色檢測能力,好是4色。否則,目標基因和參比基因只能分兩管作定量,就不成其為“內”標了。
 
    定量實驗與定性實驗大的不同,是要考慮統(tǒng)計學要求并對數(shù)據進行嚴格的校正,以消除偶然誤差。因此重復實驗和設立各種對照非常重要。這一點在實踐中往往被輕視或忽視。定量實驗,誤差是不可避免的。設立重復實驗,對數(shù)據進行統(tǒng)計處理,可以將誤差降低到小。所以定量實驗的每個樣本至少要重復3次以上,嚴格的定量更應當重復6~8次,以滿足小樣本統(tǒng)計的要求。如果作定量,則標準曲線需要在5個點以上。標準曲線使用的標準品是濃度已知的DNA樣本,雖然可以自己制備,為標準化以及發(fā)表文章起見好購買商品化的標準品。標準曲線的反應條件應當與樣本*一致,以便準確定量。
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