實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-TimePCR,,簡稱qPCR)是一種基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)的高靈敏度,、高特異性的分子生物學(xué)技術(shù),,用于定量分析DNA或RNA的含量,。它通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCR反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熒光信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)核酸的定量分析,。
原理定義:
實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)的原理基于PCR反應(yīng)的擴(kuò)增過程,,在此過程中利用熒光染料或熒光探針對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和定量,。
PCR擴(kuò)增過程:
通過PCR擴(kuò)增反應(yīng),,DNA模板經(jīng)過多個(gè)循環(huán)逐步擴(kuò)增,,生成大量的目標(biāo)DNA片段。
在每一個(gè)循環(huán)中,,模板DNA會(huì)被熱變性(使雙鏈DNA分開),、退火(引物與模板配對(duì))和延伸(DNA聚合酶合成新鏈)等步驟逐漸擴(kuò)增。
熒光信號(hào)的產(chǎn)生:
在擴(kuò)增過程中,,熒光染料或探針與PCR產(chǎn)物結(jié)合,,產(chǎn)生熒光信號(hào)。實(shí)時(shí)PCR系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)這些熒光信號(hào)的變化來判斷目標(biāo)核酸的數(shù)量,。
常用的熒光探針和染料包括:
SYBRGreen:與雙鏈DNA結(jié)合時(shí)發(fā)出熒光,,適用于檢測(cè)PCR產(chǎn)物。
TaqMan探針:是一種帶有熒光基團(tuán)和猝滅基團(tuán)的探針,,只有當(dāng)探針與目標(biāo)DNA結(jié)合并在PCR反應(yīng)過程中被DNA聚合酶切割時(shí),,才會(huì)釋放熒光信號(hào),。
MeltCurve分析:通過熔解曲線分析,可以進(jìn)一步確認(rèn)PCR產(chǎn)物的特異性,。
實(shí)時(shí)檢測(cè)和定量:
在每一輪PCR擴(kuò)增的過程中,,實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)都會(huì)在每一個(gè)擴(kuò)增周期結(jié)束時(shí),檢測(cè)熒光信號(hào)的強(qiáng)度,。
熒光信號(hào)的強(qiáng)度與PCR產(chǎn)物的數(shù)量成正比,,因此可以通過熒光信號(hào)的變化曲線來推算目標(biāo)核酸的初始濃度。
在PCR反應(yīng)的指數(shù)擴(kuò)增階段,,熒光信號(hào)與目標(biāo)DNA的量呈指數(shù)關(guān)系,,系統(tǒng)可以通過分析信號(hào)的上升曲線(Ct值,臨界閾值)來定量目標(biāo)DNA或RNA的濃度,。
定量分析:
Ct值(閾值循環(huán)數(shù)):是指PCR反應(yīng)中,,熒光信號(hào)達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)的循環(huán)數(shù)。Ct值與樣本中的初始靶標(biāo)DNA/RNA濃度成反比,,Ct值越小,,表示初始模板的濃度越高。
標(biāo)準(zhǔn)曲線法:使用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)品構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線,,根據(jù)樣本的Ct值對(duì)其進(jìn)行定量,。
相對(duì)定量:可以通過對(duì)照基因或內(nèi)參基因的表達(dá)量與目標(biāo)基因的表達(dá)量進(jìn)行比對(duì),得出目標(biāo)基因的相對(duì)表達(dá)量,。
優(yōu)點(diǎn):
高靈敏度與高特異性:通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熒光信號(hào),,可以在PCR擴(kuò)增的初期階段檢測(cè)到目標(biāo)核酸,具有很高的靈敏度和特異性,。
定量精準(zhǔn):實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)PCR循環(huán)中的熒光信號(hào),,可以精確地定量目標(biāo)核酸的初始含量。
無需后期電泳:與傳統(tǒng)的PCR方法不同,,實(shí)時(shí)熒光定量PCR不需要使用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物,,減少了操作時(shí)間和誤差。
應(yīng)用:
基因表達(dá)分析:用于檢測(cè)基因的相對(duì)或絕對(duì)表達(dá)量,。
病原檢測(cè):如病毒,、細(xì)菌等的定量檢測(cè)。
基因突變分析:檢測(cè)特定基因的突變,。
定量檢測(cè)DNA,、RNA:適用于定量DNA或RNA模板,包括mRNA,、miRNA,、DNA甲基化等。
實(shí)時(shí)熒光定量PCR為分子生物學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供了強(qiáng)大的工具,,尤其是在基因表達(dá),、疾病診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,。
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