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实时荧光定量PCR原理、特点和应用领域(一)

2020.7.14

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)可对特定核苷酸片断进行指数级的扩增。在扩增反应结束之后,我们可以通过凝胶电泳的方法对扩增产物进行定性的分析,也可以通过放射性核素掺入标记后的光密度扫描来进行定量的分析。无论定性还是定量分析,分析的都是PCR终产物。但是在许多情况下,我们所感兴趣的是未经PCR信号放大之前的起始模板量。例如我们想知道某一转基因动植物转基因的拷贝数或者某一特定基因在特定组织中的表达量。在这种需求下荧光定量PCR技术应运而生。

实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative Polymerase Chain Reaction简称Real Time PCR)是在定性PCR技术基础上发展起来的核酸定量技术。实时荧光定量PCR技术于1996年由美国Applied biosystems公司推出,在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程,使每一个循环变得“可见”,最后通过Ct值和标准曲线对样品中的DNA(orcDNA)的起始浓度进行定量的方法。实时荧光定量PCR是目前确定样品中DNA(或cDNA)拷贝数最敏感、最准确的方法。如果用于RNA检测,这被称为逆转录实时PCR即(Real-time RT-PCR)是实时PCR法,它是指对DNA或经过反转入(RT-PCR)的RNA通过聚合酶链式反应并实时监测DNA的放大过程,在扩增的指数增长期就测量扩增产物,因为扩增指数增长期测量值与特异DNA(RNA)起始量存在相关性,从而实现定量检测。RealTime PCR的基本目标是精确测量和鉴别非常微量的特异性核酸,从而可通过监测CT值而实现对原始目标基因的含量定量。实时荧光定量PCR法最大的优点是克服了终点PCR法进入平台期或叫饱和期后定量的较大误差,实现DNA/RNA的精确定量。该技术不仅实现了对DNA/RNA模板的定量,而且具有灵敏度和特异性高、能实现多重反应、自动化程度高、无污染、实时和准确等特点,该技术在医学临床检验及临床医学研究方面有着重要的意义。

microRNA实时荧光定量PCR的技术特点

虽然microRNA实时定量PCR是一种最近才发展起来的检测技术,其技术细节还在不断完善中,但是microRNA实时定量PCR检测系统,相对其它microRNA检测技术有以下优点:

  • 高特异性,可以只对成熟microRNA进行定量,有效区分成熟microRNA分子和前体分子以及其它成熟microRNA的同源分子;

  • 快速,简单,省时,整个操作只需两步,不到3个小时,即可获得高质量的数据;

  • 检测灵敏度高,样品消耗少,仅需1-10ng的总RNA或50pg左右的microRNA;

  • 超宽的线性范围,可跨越7个数量级。

实时定量PCR的系统构成及工作原理

荧光定量检测系统由实时荧光定量PCR仪,实时荧光定量试剂,通用电脑,自动分析软件等构成。设备由荧光定量系统和计算机组成,用来监测循环过程的荧光。
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与实时设备相连的计算机收集荧光数据。数据通过开发的实时分析软件以图表的形式显示。原始数据被绘制成荧光强度相对于循环数的图表。原始数据收集后可以开始分析。实时设备的软件能使收集到的数据进行正常化处理来弥补背景荧光的差异。正常化后可以设定域值水平,这就是分析荧光数据的水平。样品到达域值水平所经历的循环数称为Ct值(限制点的循环数)。域值应设定在使指数期的扩增效率为最大,这样可以获得最准确,可重复性的数据。如果同时扩增的还有标有相应浓度的标准品,线性回归分析将产生一条标准曲线,可以用来计算未知样品的浓度。

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