實時熒光定量PCR(Quantitative Real-time PCR,qPCR)是一種在DNA擴增反應中,通過熒光化學物質實時監(jiān)測每次聚合酶鏈式反應(PCR)循環(huán)后產物總量的技術,可對特定核酸序列進行定量分析。
一、檢測原理
實時熒光定量PCR結合了PCR技術和實時熒光檢測技術,在PCR反應體系中加入熒光基團,利用熒光信號的變化實時監(jiān)測PCR擴增反應中每一個循環(huán)擴增產物量的變化。通過Ct值(擴增產物的熒光信號達到設定的閾值時所經過的擴增循環(huán)次數)和標準曲線的分析,對起始模板進行定量分析。
二、熒光標記物
實時熒光定量PCR常用的熒光標記物包括熒光探針和熒光染料:
熒光探針:
TaqMan熒光探針:在探針的5'端設計有報告基團,3'端設計有淬滅基團。當報告基團接近淬滅基團時,不會檢測到熒光信號。在PCR反應時,寡核苷酸兩個基團分離,即可檢測到熒光信號,并與PCR產物同步。新型TaqMan-MGB探針使該技術既可進行基因定量分析,又可分析基因突變(SNP)。
分子信標:一種在5'和3'末端自身形成一個8個堿基左右的發(fā)夾結構的莖環(huán)雙標記寡核苷酸探針,兩端的核酸序列互補配對,導致熒光基團與淬滅基團緊緊靠近,不會產生熒光。當與核酸靶分子雜交后,構象發(fā)生變化而發(fā)出熒光。
熒光染料:
SYBR熒光染料:在PCR反應體系中加入過量SYBR熒光染料,該染料特異性地摻入DNA雙鏈后,發(fā)出熒光信號,未摻入鏈中的SYBR染料分子不發(fā)出任何熒光信號。因此,PCR產物越多,熒光越強,熒光信號的增加與PCR產物的增加同步。SYBR Green法可以用于各種擴增產物的定量,只要最后產物是雙鏈DNA,這既是其主要優(yōu)點,也是主要的缺陷,即不能區(qū)分擴增產物的特異性。
三、優(yōu)勢
與普通PCR相比,實時熒光定量PCR具有許多優(yōu)點:
定量準確:克服了傳統(tǒng)的基于反應產物進行定量的缺陷,避免了酶活性差異對定量結果的影響,使對原始模板的定量更準確,而且結果重現性好,定量范圍寬。
操作簡便:整個PCR過程可實現自動化,且耗時短,操作方便,不易污染。實時熒光定量PCR在加樣后的過程完成閉管操作,不需要PCR后處理,使該技術更簡單、更快速、操作更安全、假陽性率更低,因此結果更可靠。
結果直觀:儀器在線式實時檢測,結果直觀,避免人為判斷的失誤,結果數據可長期保存。
四、用途
實時熒光定量PCR可應用于多個領域:
病原體檢測:常用于病毒載量測定,如乙型肝炎病毒、人類免疫缺陷病毒等的定量分析。
基因表達分析:可比較不同組織或條件下特定基因的轉錄水平差異,研究基因表達的情況,即該基因在不同生理階段的變化趨勢。
遺傳病診斷:能檢測基因拷貝數變異,如脊髓性肌萎縮癥的SMN1基因缺失。
腫瘤標志物檢測:如乳腺癌HER2基因擴增分析。
其他領域:還可用于轉基因成分鑒定、微生物群落定量、法醫(yī)學、群體生物學及免疫學研究等。