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实时荧光定量PCR的原理及应用

来源:http://www.tjzhlbio.com/news/4.html时间:2018-09-04

       时荧光定量PCR技术是指在PCR反应体系中加入荧光染料或荧光集团,利用荧光信号来实时监测整个PCR进程,通过标准曲线对未知模板浓度进行定量分析。

特点

       1.实时荧光定量PCR的出现,极大地简化了定量检测的过程,而且真正实现了绝对定量。多种检测系统的出现,使实验的选择性更强。自动化操作提高了工作效率,反应快速、重复性好、灵敏度高、特异性强、结果清晰。
       2.用产生荧光信号的指示剂显示扩增产物的量,进行实时动态连续的荧光监测,避免终点定量的不准确性,并且消除了标本和产物的污染,且无复杂的产物后续处理过程。
       3.荧光信号通过荧光染料嵌入双链DNA,或荧光探针特异结合木得检测物等方法获得,大大提高了检测的灵敏度、特异性和精确性。Real-time O-PCR可以应用于mRNA表达的研究、DNA拷贝数的检测、单核苷酸多态性的测定、细胞因子的表达分析、肿瘤耐药基因表达的研究以及病毒感染的定量监测。

实时荧光定量PCR技术的基本原理
       在PCR反应体系中加入荧光染料或荧光基团,这些荧光物质有其特定的波长。仪器可以自动检出,利用荧光信号积累,实时监测整个PCR进程,在PCR循环中,测量的信号将作为荧光阈值的坐标。并且引入一个——Ct值(Threshold cycle)概念,Ct值是指产生可被检测到的荧光信号所需的循环数,是在PCR循环过程中荧光信号由本底开始进入指数增长阶段的拐点所对应的循环次数。
       
       荧光阈值相当于基线荧光信号的平均信号标准偏差的10倍。一般认为在荧光阈值以上所测出的荧光信号是一个可信的信号,可以用于定义一个样本的Ct值。通常用不同浓度的标准样品的Ct值来产生标准曲线,然后计算相对方程式。
        
        方程式的斜度可以用来检查PCR的效率,所有标准曲线的线性回归分析需要存在一个高相关系数(R²>0.99),这样才能认为实验的过程和数据是可信的,使用这个方程式计算出未知样本的初始模板量。实时荧光定量PCR仪都有软件,可以从标准曲线中自动地计算出未知样本的初始模板量。
实时荧光定量PCR技术的应用
1. 基因工程研究领域
① 基因表达研究:对β地中海贫血症患者β与γ珠蛋白mRNA水平进行检测,其结果特异性强、定量准确,为了解β地中海贫血的分子病理机制及其临床诊断提供了可靠的检测数据。
② 转基因研究:利用两种发光探针及适当的循环阈值,扩增一个转移后的基因和一个对照基因,以分析转基因老鼠接合性。该方法为45个转基因动物的同型结合及异质结合提供了明确的鉴定结果。通过实时定量PCR检测,同型结合的异质接合动物交配后其子代中转基因的传递情况符合孟德尔遗传规律。这项技术在转基因动物繁育及基因剂量功能效应实验中将有很大的用途。
③ 单核苷酸多态性(SNP)及突变分析:实时荧光定量PCR一个诱人的应用前景是用于检测基于两条探针和基因组的不稳定性。基因突变基于两条探针,一条探针横跨突变点,另一条为锚定探针,与无突变位点的靶序列杂交。两条探针用两种不同的发光基团标记。如靶序列中无突变,探针杂交便完全配对,如有突变,则探针与靶序列不完全配对,会降低杂交体的稳定性,从而降低其熔解温度(Tm)。这样便可对突变和多态性进行分析。

2. 医学研究领域
① 病原体检测:由于实时荧光定量PCR方法可靠性和重复性好,并且操作简便、快速、结果判断客观。目前,人们用此方法对人类免疫缺陷病毒、肝炎病毒、结核杆菌、巨细胞病毒、EB病毒、流感病毒A、流感病毒B等病原体的检测。荧光定量PCR问世后的几年中,积累了大量有关病原体核酸量与感染性疾病发生、发展和预后之间关系的资料,这些研究资料不断丰富,将形成感染性疾病的临床分子诊断标准。
② 药物疗效考核:利用实时荧光定量PCR技术检测临床样品中与抗药性相关的基因的表达。结果证明,实时荧光定量PCR系统是定量检测抗药基因表达的可靠方法,应用这种技术可以预测化疗将引起的反应。
③ 肿瘤基因检测:肿瘤的本质是细胞内基因发生了变化,是一种多基因异常的疾病,这些异常变化用实时荧光定量PCR方法都可以检测出来。目前用此方法进行过端粒酶hTERT基因、慢性粒细胞性白血病bcr/abl融合基因、肿瘤MDRI基因、白血病WTI基因、肿瘤ER基因、前列腺癌PSM基因、肿瘤相关的病毒基因等多种基因的表达检测。随着与肿瘤相关的新基因的不断发现。荧光定量PCR技术将会在肿瘤的研究中发挥更大的作用。

3. 其他领域
用实时荧光定量PCR方法对免疫组分进行分析是其应用的重要方面。 

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