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qPCR的实验流程!一看就会,一学就废!

归去来兮 2024-12-23 01:37 PM 20人围观 技术


Hello啊宝子们!学分子诊断不会qPCR?那可不就是吃饭不会张嘴巴!干着急啊!今天的内容适合新手,也适合老手。因为古人言:温故而知新,可以为师矣!


一. 什么是qPCR(实时荧光定量PCR)

实时荧光定量PCR(qPCR),全称为Quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction,是一种先进的分子生物学技术,它结合了传统的聚合酶链式反应(PCR)与荧光检测系统,能够在PCR扩增的过程中实时监测目标DNA或RNA的数量变化。在qPCR中,荧光信号的积累与PCR产物的形成同步进行。当荧光信号达到预设阈值时,所经历的循环次数被称为Ct值(Cycle threshold)。这个Ct值与起始模板的数量呈负相关:即起始拷贝数越多,荧光信号越快达到阈值,Ct值也就越小。通过构建标准曲线,可以将未知样本的Ct值转换成具体的起始模板数量,从而实现对样品中目标核酸的绝对或相对定量。

二. qPCR的实验设计

  1. 样本预处理

拭子样本:保存在病毒保存管中,灭活病毒-20℃可保存1月,-80℃保存1年。非灭活病毒4℃保存48h,若无法及时检测需保存在-80℃。

血液样本:应采用含有抗凝剂的真空采血管保存,4℃保存不超过7天,-80℃可长期保存。

血清血浆样本:采集全血后,静置1-2h,置于离心机内3000rpm离心15min,获得血清或血浆。在-20℃可保存15天。-80℃可长期保存。

组织样本:选择高丰富度的肝脏,脾脏,心脏等新鲜样本使用生理盐水清洗,然后研磨成浆,若不能立即进行核酸提取需要在液氮中进行冻存,-20℃下可短期保存,-80℃可长期保存。

粪便样本:将样本充分打散,使用裂解液充分裂解,4h内进行核酸提取或者-80℃保存。

2 .核酸提取

核酸提取方法详见往期文章《如何提取样本中的核酸?样本裂解的3种方法及核酸纯化的7种方式!》。以下列举两种方式:

2.1 吸附柱法

这种方式操作简单,更安全和快速,且产物纯度高。但存在堵柱的风险,样本的起始量有限。但可节约很多时间。

2.2 磁珠法

该方法通量高,可实现自动化操作,产物纯度高,但需要磁力架或者自动提取仪器,成本相对较高。适用于人员不足样本量多的情况。 

3. 实验前准备

3.1 样品准备

RNA提取

从待检测样本(如细胞、组织或体液等)中提取目标RNA。这一步骤对于确保后续实验的成功至关重要,因为高质量的RNA是获得可靠结果的基础。通常使用TRIZOL试剂或其他类似的裂解液来抽提总RNA,并通过离心分离出水相中的RNA

RNA质量检测

为了保证RNA的质量,需要对其进行纯度和浓度的评估。常用的方法包括紫外吸收法测定A260/A280比值以判断纯度,以及变性琼脂糖凝胶电泳检查完整性。理想的A260/A280比应在1.8到2.1之间;而在电泳图谱上应看到清晰的28S和18S rRNA条带,且前者密度约为后者的两倍

3.2 cDNA合成 (仅适用于RNA样本)

如果起始材料是RNA,则必须先将其反转录成互补DNA (cDNA)。此过程可以通过一步法或两步法完成。一步法简化了操作流程,适合高通量筛选;而两步法则提供了更高的灵活性,允许在不同时间点进行多个基因表达水平的比较

  • 一步法:将RNA模板与逆转录缓冲液、引物、dNTPs及逆转录酶混合,在适当的温度条件下孵育,直接生成可用于qPCR扩增的cDNA。

  • 两步法:首先单独进行逆转录反应制备cDNA池,之后再独立设置qPCR反应体系。这种方法可以更好地控制每个环节的质量,但增加了实验步骤。

需要将RNA反转录成cDNA,要确保得到的cDNA能够满足实验需要,包括预实验在内。通常使用的试剂为ATGScript RT mix for qPCR(+gDNA wiper)(ATG#R113),这种试剂方案以Mix形式提供,便于用于qPCR中的cDNA合成。为尽可能的消除个体差异带来的影响,可在提取RNA时将多个组织样本混合后取一些提取RNA。

4. 两步法qPCR

两步法qPCR在第一步中,得到的cDNA是很多基因的cDNA总库,我们需要根据需要设计特异性引物,不同引物的话要分开跑q。

4.1 规划孔板,计算试剂用量

通常引物按行排列,样品按列分布,需要设置复孔,避免微小的差距带来的结果判断方面的影响。一般可设置2个复孔。1个内参。设计实验时,可设置3个生物学重复,如下图所示,6个样品中,3个实验组,3个对照组。

4.2 配Mix

根据所选用的化学方法(SYBR Green I染料或探针),按照制造商提供的指南配制反应混合物。典型的反应成分包括:

  • SYBR Green I染料或荧光探针

  • 特异性引物对

  • dNTPs

  • Taq DNA聚合酶

  • MgCl₂

  • 缓冲液和其他辅助因子

  • 模板cDNA

引物处理:将订购的干粉引物,离心1min后再加入纯水复溶地道道100μmol/L的复溶液,另外取一个EP管按照以下比例配置工作液:

DEPC水:上游引物:下游引物=80:10:10,既可得到上下游引物均为10μmol/L,并做好标记。

cDNA处理:将获得的cDNA稀释,在逆转录体系上稀释2-5倍(可根据自己具体情况来),如果有4个引物,则需要4个EP管。6个样品需要6个EP管,按照2个复孔设置。考虑移液损耗,mix需要多配几个孔。

引物1中:引物+SYBR:(4+12)*1=16ul引物+(12+4)*5=80ul,SYBR

样品1:DEPC水+cDNA:(8+4)*3=36ul水+(8+4)*1=12ulcDNA

4.3 点样

先点完mix1,把孔板旋转90°,再点mix2,期间记得调枪。SYBR有些粘稠,注意先吹打几次润湿内壁,慢吸快打,SYBR+引物用用反向移液法先加,不换枪头;CDNA和水可用正向移液法。

mix1加完后侧壁可看到加和没加的区别,mix2可以用数枪头法。注意mix1到mix2要调枪就行。

4.4  封板,甩板,上机

在4℃,3500rpm,5min,离心机需要预冷,甩板能将各个组分混合,虽然温度条件不同,但可能会部分反应影响结果,一般甩板后立即上机,如果仪器限制,4h内跑也可以(网友说的)。封板后若当天没有预约到仪器,可以放到4℃过夜,上机前在甩板一次就行。

将配置好的反应体系装载到荧光定量PCR仪中,并设置好相应的热循环参数。一般而言,一个完整的PCR循环包含三个主要阶段——变性、退火和延伸。例如,95°C下变性10秒,60°C下退火30秒,72°C下延伸30秒,重复35至45个周期。某些仪器还允许用户自定义额外的预处理步骤,如初始高温激活聚合酶活性。

以上就是qPCR实验的基本流程概述。值得注意的是,在实际操作过程中,还需要遵循严格的实验室规范,比如防止交叉污染、优化反应条件等,这些都是保证实验成功不可或缺的部分。



来源: IVD研发宝
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