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        实时荧光定量PCR技术

        相关实验:实时荧光定量 PCR(realtime PCR)

        最新修订时间:

        原理

        实时荧光定量PCR技术,是指在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,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。

        材料与仪器

        步骤

        一、 样品RNA的抽提
         
        1.  取冻存已裂解的细胞,室温放置5分钟使其完全溶解。
         
        2.  两相分离 每1 ml的TRIZOL试剂裂解的样品中加入0.2 ml的氯仿,盖紧管盖。手动剧烈振荡管体15秒后,15到30℃孵育2到3分钟。4℃下12 000 rpm离心15分钟。离心后混合液体将分为下层的红色酚氯仿相,中间层以及无色水相上层。RNA全部被分配于水相中。水相上层的体积大约是匀浆时加入的TRIZOL试剂的60%。
         
        3.  RNA沉淀 将水相上层转移到一干净无RNA酶的离心管中。加等体积异丙醇混合以沉淀其中的RNA,混匀后15到30℃孵育10分钟后,于4℃下12 000 rpm 离心10分钟。此时离心前不可见的RNA沉淀将在管底部和侧壁上形成胶状沉淀块。
         
        4.  RNA清洗 移去上清液,每1 mlTRIZOL试剂裂解的样品中加入至少1 ml的75%乙醇(75%乙醇用DEPCH2O配制),清洗RNA沉淀。混匀后,4℃下7 000 rpm离心5分钟。
         
        5.  RNA干燥 小心吸去大部分乙醇溶液,使RNA沉淀在室温空气中干燥5-10分钟。
         
        6.  溶解RNA沉淀 溶解RNA时,先加入无RNA酶的水4 0ul用枪反复吹打几次,使其完全溶解,获得的RNA溶液保存于-80℃待用。
         
        二、 RNA质量检测
         
        1.  紫外吸收法测定
         
        先用稀释用的TE溶液将分光光度计调零。然后取少量RNA溶液用TE稀释(1:100)后,读取其在分光光度计260nm和280nm处的吸收值,测定RNA溶液 浓度和纯度。
         
         (1)浓度测定
         
        A260下读值为1表示40 ug RNA/ml。样品RNA浓度(μg/ml)计算公式为:A260 x 稀释倍数 x 40 ug/ml。具体计算如下:
         
        RNA溶于40 ul DEPC水中,取5 ul,1:100稀释至495 ul的TE中,测得A260 = 0.21
         
        RNA 浓度= 0.21 x 100 x 40 ug/ml = 840 ug/ml 或 0.84 ug/ul
         
        取5 ul用来测量以后,剩余样品RNA为35 ul,剩余RNA总量为:
         
        35 ul x 0.84 ug/ul = 29.4 ug
         
        (2)纯度检测
         
        RNA溶液的A260/A280的比值即为RNA纯度,比值范围1.8到2.1。
         
        2.  变性琼脂糖凝胶电泳测定
         
        (1)制胶
         
        1 g琼脂糖溶于72 ml水中,冷却至60℃,10 ml的10 x MOPS电泳缓冲液和18 ml的37% 甲醛溶液(12.3 M)。

        10x MOPS电泳缓冲液
        浓度  成分
        0.4 M  MOPS,pH 7.0
        0.1 M  乙酸钠
        0.01 M  EDTA
         
        灌制凝胶板,预留加样孔至少可以加入25 μl溶液。胶凝后取下梳子,将凝胶板放入电泳槽内,加足量的1xMOPS电泳缓冲液至覆盖胶面几个毫米。
         
        (2)准备RNA样品
         
        取3 ugRNA,加3倍体积的甲醛上样染液,加EB于甲醛上样染液中至终浓度为10 ug/ml。加热至70℃孵育15分钟使样品变性。
         
        (3)电泳
         
        上样前凝胶须预电泳5 min,随后将样品加入上样孔。5-6 V/cm电压下2 h,电泳至溴酚兰指示剂进胶至少2-3 cm。
         
        (4)紫外透射光下观察并拍照
         
        28S和18S核糖体RNA的带非常亮而浓(其大小决定于用于抽提RNA的物种类型),上面一条带的密度大约是下面一条带的2倍。还有可能观察到一个更小稍微扩散的带,它由低分子量的RNA(tRNA和5S核糖体RNA)组成。在18S和28S核糖体带之间可以看到一片弥散的EB染色物质,可能是由mRNA和其它异型RNA组成。RNA制备过程中如果出现DNA污染,将会在28S核糖体RNA带的上面出现,即更高分子量的弥散迁移物质或者带,RNA的降解表现为核糖体RNA带的弥散。用数码照相机拍下电泳结果。
         
        三、样品cDNA合成
         
        1.  反应体系
         
        序号          反应物           剂量
        1          逆转录buffer       2 ul
        2         上游引物              0.2 ul
        3         下游引物              0.2 ul
        4          dNTP                   0.1 ul
        5       逆转录酶MMLV     0.5 ul
        6         DEPC水              5 ul
        7          RNA模版            2 ul
        8           总体积               10 ul
         
        轻弹管底将溶液混合,6 000 rpm短暂离心。
         
        2.  混合液在加入逆转录酶MMLV 之前先70℃干浴3分钟,取出后立即冰水浴至管内外温度一致,然后加逆转录酶0.5 ul,37℃水浴60分钟。
         
        3.  取出后立即95℃干浴3分钟,得到逆转录终溶液即为cDNA溶液,保存于-80℃待用。
         
        四、 梯度稀释的标准品及待测样品的管家基因(β-actin)实时定量PCR
         
        1.  β-actin阳性模板的标准梯度制备 阳性模板的浓度为1011,反应前取3 μl按10倍稀释(加水27 ul并充分混匀)为1010,依次稀释至109、108、107、106、105、104,以备用。
         
        2.  反应体系如下:
         
        标准品反应体系
         
        序号           反应物                           剂量
        1       SYBR Green 1 染料             10 ul
        2       阳性模板上游引物F              0.5 ul
        3      阳性模板下游引物R              0.5 ul
        4                 dNTP                            0.5 ul
        5                 Taq酶                           1 ul
        6           阳性模板DNA                    5 ul
        7              ddH2O                            32.5 ul
        8               总体积                            50 ul
         
        轻弹管底将溶液混合,6 000 rpm短暂离心。
         
        3.  管家基因反应体系:
         
        序号            反应物                                剂量
        1      SYBR Green 1 染料                   10 ul
        2      内参照上游引物F                         0.5 ul
        3     内参照下游引物R                         0.5 ul
        4               dNTP                                    0.5 ul
        5               Taq酶                                   1 ul
        6      待测样品cDNA                             5 ul
        7              ddH2O                                  32.5 ul
        8             总体积                                    50 ul

        轻弹管底将溶液混合, 6000 rpm短暂离心。
         
        3.  制备好的阳性标准品和检测样本同时上机,反应条件为:93℃ 2分钟,然后93℃ 1分钟,55℃ 2分钟,共40个循环。
         
        五、 制备用于绘制梯度稀释标准曲线的DNA模板
         
        1.  针对每一需要测量的基因,选择一确定表达该基因的cDNA模板进行PCR反应。
         
        2.  反应体系
         
        序号                     反应物                        剂量
        1                     10× PCR缓冲液            2.5 ul
        2                           MgCl2 溶液              1.5 ul
        3                           上游引物F                 0.5 ul
        4                           下游引物R                0.5 ul
        5                            dNTP混合液            3 ul
        6                            Taq聚合酶               1 ul
        7                             cDNA                       1 ul
        8                    加水至总体积为               25 ul
         
        轻弹管底将溶液混合,6000rpm短暂离心。
         
        35个PCR循环(94℃1分钟;55℃1分钟;72℃1分钟); 72?C延伸5分钟。
         
        (3)PCR产物与 DNA Ladder在2%琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭染色,检测PCR产物是否为单一特异性扩增条带。
         
        (4)将PCR产物进行10倍梯度稀释: 将PCR产物进行10倍梯度稀释: 设定PCR产物浓度为1×1010,依次稀释至109、108、107、106、105、104几个浓度梯度。
         
        六、 待测样品的待测基因实时定量PCR

        1.  所有cDNA样品分别配置实时定量 PCR反应体系。
         
        2.  体系配置如下:
         
        序号             反应物                                剂量
        1            SYBR Green 1 染料               10 ul
        2                上游引物                               1 ul
        3                下游引物                               1 ul
        4                  dNTP                                   1 ul
        5              Taq聚合酶                               2 ul
        6             待测样品cDNA                        5 ul
        7                   ddH2O                              30 ul
        8                   总体积                               50 ul
         
        轻弹管底将溶液混合,6 000 rpm短暂离心。
         
        (3)将配制好的PCR反应溶液置于Realtime PCR仪上进行PCR扩增反应。反应条件为:93℃ 2分钟预变性,然后按93℃ 1分钟,55℃1分钟,72℃1分钟,共40做个循环,最后72℃7分钟延伸。
         
        七、 实时定量PCR使用引物列表
         
        引物设计软件:Primer Premier 5.0,并遵循以下原则:引物与模板的序列紧密互补;引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构;引物不在模板的非目的位点引发DNA 聚合反应(即错配)。
         
        八、电泳
         
        各样品的目的基因和管家基因分别进行Realtime PCR反应。PCR产物与 DNA Ladder在2%琼脂糖凝胶电泳,GoldView染色,检测PCR产物是否为单一特异性扩增条带。

        注意事项

        1.荧光阈值:在荧光扩增曲线指数增长长期设定一个荧光强度标准(即PCR扩增产物量标准)。荧光阈值可设定在指数扩增阶段任意位置上,但实际应用要结合扩增效率,线性回归系数等参数来综合考虑。


        2.Ct值:在PCR扩增过程中,扩增产物(荧光信号)到达阈值时所经过的扩增循环次数。Ct值具有极好的重复性。

        常见问题

        实时荧光定量PCR技术有效地解决了传统定量只能终点检测的局限,实现了每一轮循环均检测一次荧光信号的强度,并记录在电脑软件之中,通过对每个样品Ct值的计算,根据标准曲线获得定量结果。因此,实时荧光定量PCR无需内标是建立在两个基础之上的:


        1)Ct值的重现性PCR循环在到达Ct值所在的循环数时,刚刚进入真正的指数扩增期(对数期),此时微小误差尚未放大,因此Ct值的重现性极好,即同一模板不同时间扩增或同一时间不同管内扩增,得到的Ct值是恒定的。


        2)Ct值与起始模板的线性关系由于Ct值与起始模板的对数存在线性关系,可利用标准曲线对未知样品进行定量测定,因此,实时荧光定量PCR是一种采用外标准曲线定量的方法。


        外标准曲线的定量方法相比内标法是一种准确的、值得信赖的科学方法。利用外标准曲线的实时荧光定量PCR是迄今为止定量最准确,重现性最好的定量方法,已得到全世界的公认,广泛用于基因表达研究、转基因研究,药物疗效考核、病原体检测等诸多领域。

        来源:丁香实验

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