技術(shù)文章
聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)常見的種類簡介
閱讀:85 發(fā)布時間:2024-10-8PCR是聚合酶鏈式反應(yīng)(Polymerase Chain Reaction)的簡稱,是一種體外擴增特定DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)。PCR的常見種類分述如下:
1、普通PCR
普通PCR即一代PCR,使用普通PCR擴增儀擴增靶基因,并通過瓊脂糖凝膠電泳對產(chǎn)物進行定性分析。
2、實時熒光定量PCR(Quantitative Real-time PCR, qPCR)
實時熒光定量PCR,也叫Real-Time PCR,即二代PCR,是指在PCR擴增反應(yīng)體系中加入熒光染料或者熒光基團,在整個PCR過程中通過收集熒光信號實時監(jiān)測每一個循環(huán)中擴增產(chǎn)物量的變化,最后通過標準曲線和CT值對待測樣品進行定量分析。qPCR常用的有兩種方法:SYBR Green法和TaqMan探針法。
①熒光染料法(SYBR Green):SYBR Green Ⅰ是熒光定量PCR中zui 常用的熒光染料,它能與所有的雙鏈DNA結(jié)合。在PCR反應(yīng)體系中,加入SYBR Green Ⅰ,它就會在過程中與雙鏈DNA結(jié)合,從而產(chǎn)生熒光信號。因此,反應(yīng)中發(fā)出的全部熒光信號就會與反應(yīng)中雙鏈DNA的量呈正比,熒光強度也會隨著產(chǎn)物的增加而增加。但是由于染料與雙鏈DNA是非特異性結(jié)合,因此可能產(chǎn)生假陽性的結(jié)果。
優(yōu)點:價格相對較低;使用方便;對DNA模板沒有選擇,通用性好;檢測靈敏度高。
缺點:可能產(chǎn)生假陽性結(jié)果,需要通過熔解曲線分析識別擴增產(chǎn)物的特異性;需要不斷優(yōu)化反應(yīng)體系以降低非特異性擴增;不適合進行多重qPCR檢測。
②熒光探針法(TaqMan技術(shù)):TaqMan探針是最早用于定量的方法,也是臨床檢測中zui常用的檢測方法。PCR擴增時,加入一對引物的同時再加入一個特異性的熒光探針。該探針是一個寡核苷酸,5'端標記一個熒光報告基團(Reporter, R),3'端標記一個淬滅基團(Quencher, Q)。當(dāng)探針完整時,報告基團發(fā)射的熒光信號被淬滅基團吸收,以至于無法檢測到熒光信號;而當(dāng)PCR擴增時(在延伸階段),探針會被Taq酶的5'→3'外切酶活性酶切降解,使報告基團和淬滅基團分離,報告基團發(fā)射底的熒光不會再被吸收,從而可以在熒光監(jiān)測系統(tǒng)接收到熒光信號,即每擴增一條DNA,就形成一個熒光分子,PCR產(chǎn)物的形成與熒光分子的形成wan全同步,PCR產(chǎn)物越多,熒光信號累積的越多,熒光強度越大。
優(yōu)點:檢測特異性強;靈敏度高;適合進行多重qPCR檢測;PCR后續(xù)無需處理,節(jié)省時間和原料成本。
缺點:需要根據(jù)不同的序列,合成不同的探針;探針的水解依賴Taq酶外切酶的活性,定量時容易受試劑和酶性能影響;淬滅難以徹di,本底較高;檢測結(jié)果很難判斷實際的擴增特性。
熒光染料法和熒光探針法的工作原理
注:多重PCR,也稱多重引物PCR或復(fù)合PCR,是在一個反應(yīng)體系中加入兩對以上引物,同時擴增出多個核酸片段的一種新型PCR擴增技術(shù)。
3、數(shù)字PCR(Digital PCR, Dig-PCR, dPCR)
數(shù)字PCR即三代PCR,是對原始PCR的另一種改進,是一種能夠?qū)崿F(xiàn)核酸絕對定量的精準檢測技術(shù),基于泊松分布原理將核酸樣品分配到大量獨立、平行的微反應(yīng)單元(納升級)中,使每個反應(yīng)室中平均只有一個拷貝或者沒有目標DNA分子,然后加入熒光信號進行擴增,從而實現(xiàn)靶標核酸分子的絕對計數(shù),提高檢測靈敏度和準確度。
4、逆轉(zhuǎn)錄PCR(ReverseTranscription-PCR,RT-PCR)
逆轉(zhuǎn)錄PCR也叫反轉(zhuǎn)錄PCR,將RNA的反轉(zhuǎn)錄(RT)和cDNA的聚合酶鏈式擴增相結(jié)合,是PCR的一種廣泛應(yīng)用的變形。在RT-PCR中首先經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶將一條單鏈RNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA,再以cDNA為模板,擴增合成目的片段。作為模板的RNA可以是總RNA、mRNA或體外轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物。無論使用何種RNA,關(guān)鍵是確保RNA中無RNA酶和基因組DNA的污染。RT-PCR技術(shù)靈敏且應(yīng)用廣泛,可用于檢測細胞中基因表達水平,細胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。一般通過一步法或兩步法進行,一步法是RT反應(yīng)和PCR反應(yīng)在同一試管中進行;而在兩步法中兩個反應(yīng)是分開依次進行的。
5、實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR(Real-time RT-PCR,RT-qPCR)
Real-time RT-PCR是qPCR和RT-PCR的組合,其中的“RT"是Reverse transcription(逆轉(zhuǎn)錄)的意思,所以RT-qPCR就是結(jié)合了熒光定量技術(shù)的逆轉(zhuǎn)錄PCR,即以mRNA或總RNA為模板,先反轉(zhuǎn)錄得到cDNA,再以cDNA為模板,通過熒光定量PCR進行定量檢測分析。因為RT-PCR只可以定性,但不能進行定量分析。與RT-PCR一樣,RT-qPCR定量分析RNA也有兩種方法:一步法和兩步法。兩種方法都需要先將RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,然后再將其作為qPCR擴增的模板,只是一步法中的RT和qPCR在同一試管中進行,兩步法中的RT和qPCR是按順序分開進行。