最开始进入实验室时,就能听到一堆类似名词,RT-PCR、qPCR、real-time PCR。首先我们区分一下,qPCR(Quantitative Real-time PCR)一般认为是real-time PCR的简称,即为实时定量基因扩增荧光检测系统,可以对原始模板数量进行精准的检测。而RT-PCR是逆转录PCR(Reverse transcription PCR), 是将RNA模板反转录成DNA再进行扩增的实验。这里需要注意虽然real-time PCR和Reverse transcription PCR的前缀都可以缩写为RT,但是我们一般认为RT-PCR是逆转录PCR。
(图片来自网络)
首先我们要了解qPCR的实验原理,简单来说就是PCR扩增过程中,通过荧光信号的收集,以扩增和熔解曲线的方式对PCR进程进行实时检测。
一、实验操作
qPCR的实验操作可谓说是比较简单,有一套详细的说明书各位小伙伴们都不在话下,但是还有一些小tip!
1. 试剂耗材准备:qPCR的操作简单但是要严谨!建议小伙伴们提前备好耗材和试剂!
耗材保证:无酶无菌,个人建议尽量选择进口枪头,减少液体挂壁,更为准确。(使用过很多厂家的八连管,进口的不管是做工还是结果上,本人都觉得更好,也欢迎小伙伴们好货推荐!)镊子提前高压,加样所用金属托架提前放置冰箱降温。
2. RNA提取和反转录:低温操作!Trizol提取时注意蛋白质层的分离!Mix配置后切忌不可反复冻融!注意空气中小片段核酸污染!RNA提取后不可久放尽快反转录!
3. 体系配制:注意避光!首先口罩戴起,头发扎好;每个样品设置3个平行孔,保证数据真实可用;反转录时可能同一样本核酸有多个小EP管分装,建议配体系时尽量转移一个管中混匀后加样,保证平行孔间数据稳定;没有排枪的小伙伴们加样只要手法稳定也是能保证结果的。(建议新手们提前在实验记录本上规划好加样安排,操作时不易出错,整理数据时也清晰明了。)
4. 上机操作:上机前首先离心,如果管内有“顽固”气泡可以用手指轻轻弹就能完美解决!加完的样本不能久置,须立刻上机。
(金属托架:图片来自网络)
二、曲线分析
qPCR结果的分析主要就是对曲线的分析,这次我们主要了解扩增曲线(Amplification curve)和熔解曲线(Dissociation curve)。
扩增曲线(Amplification curve):随着PCR反应的进行,荧光信号强度随着扩增产物的增加逐渐增强,通过荧光强度检测扩增产物量的变化。
理想的扩增曲线是S型,有明显的四个时期,我们主要分析形状奇怪的扩增曲线。
可能原因:引物或探针降解;模板量不足或模板降解。建议试剂不要反复冻融;
可能原因:扩增效率低,建议各位小伙伴可以使用核酸电泳优化反应条件,比如降低退火温度;(当ct值较大>38,本人试过在反转录时即采用特异性引物进行反转录,并加大核酸浓度,效果有所改善)
可能原因:反应过程中电压不稳定,也可能为卤素灯老化。
熔解曲线(Dissociation curve):随温度升高DNA的双螺旋结构降解程度的曲线。
熔解曲线上有特征峰(Tm,DNA双链解链50%的温度),一般通过熔解曲线判断扩增产物是否单一。
1. 熔解曲线主峰前有杂峰
可能原因:存在比目的片段短的非特异性片段,也有引物二聚体的可能;
2. 熔解曲线主峰后有杂峰
可能原因:存在比目的片段长的非特异性片段;
熔解曲线的问题,小伙伴们还是主要注意,引物设计和浓度是否有问题,同时操作时注意污染和镁离子浓度是否过高。
三、数据处理
对于qPCR数据的分析主要是绝对定量和相对定量。
1. 绝对定量主要使用标准曲线的方法;对于科研小伙伴们,主要通过相对定量来分析目的基因的表达差异。
2. 相对定量,主要使用的方法为双标曲线法和2^-△△Ct
首先要明白的就是Ct值的定义:PCR过程中,扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数。
因此分析定量时目的基因Ct值取15-35较好。内参基因的Ct值一般在13-15左右较好,需要注意的是:平行孔之间Ct值相差不要超过0.5,这也是为何建议设置3个平行孔的原因。
2^-△△Ct为最常用的方法,表示实验组中目的基因较对照组中目的基因表达的差异倍数,
计算公式首先:△△Ct=△Ct(实验组)-△Ct(对照组)
△Ct(实验组)= Ct(实验组目的基因)- Ct(实验组内参基因)
△Ct(对照组)= Ct(对照组目的基因)- Ct(对照组内参基因)
最后表达水平的差异倍数Fold Change=2^-△△Ct
当△△Ct>0时,目的基因呈现下调趋势,△△Ct<0时,目的基因呈现上调趋势。
qPCR是个简单不失严谨的实验,大量操作价格也不低,因此小伙伴们初次进行或者更换厂家试剂盒时,不妨通过预实验熟悉试剂盒说明书和操作细节,以免大量操作结果无法掌握且耗时耗力。qPCR虽不如WB使人抓耳挠腮,但是科研青年们也要深入了解其原理以备不时之需呀。最后,疫情期间大家还是要注意身体健康,同时奉上本人导师一句话:既然不能出门,那你们就刚好在家读文献写汇报吧!祝各位,努力拼搏,只争朝夕,绝不延毕!