QPCR技术细节.ppt
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1、细节决定成败QPCRQPCR的技术细节对实验结果的影响的技术细节对实验结果的影响内容概要内容概要 荧光定量荧光定量PCRPCR的原理的原理 荧光定量荧光定量PCRPCR的标记方法的标记方法实验流程及注意事项实验流程及注意事项荧光定量荧光定量PCRPCR解析方法解析方法实时定量实时定量PCR技术:技术:利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化,通过Ct值和标准曲线的关系对起始模板进行定量分析与常规与常规 PCR技术比较:技术比较:对PCR扩增反应的终点产物进行定量和定性分析,无法对起始模板准确定量,无法对扩增反应实时检测荧光定量荧光定量PCR原理原理 扩增曲线扩增曲线
2、 荧光阈值荧光阈值 Ct值值荧光定量荧光定量PCR原理原理 在在PCR反应中,反应中,DNA扩增过程遵循酶的催化动力学原理。扩增过程遵循酶的催化动力学原理。反反应应初初期期,目目的的DNA片片段段呈呈指指数数扩扩增增。随随着着目目的的DNA产产物物逐逐渐渐积积累累,在在引引物物一一模模板板与与DNA聚聚合合酶酶达达到到一一定定比比例例时时,酶酶的的催催化化反反应应趋趋于于饱饱和和,此此时时扩扩增增DNA片片段段的的增增加加减减慢慢进进入入相相对对稳稳定定状状态态,即即出出现现“停停滞滞效效应应”,又又称称“平平台台期期”。到到达达平平台台期期所所需需PCR循循环环次次数数取取决决于于样样品品中
3、中模模板板的的拷拷贝贝数数、PCR扩扩增增效效率率、DNA聚聚合合酶酶种种类类和和活活性性、以以及及非非特特异异产产物物的的竞竞争争等等因因素素。到到达达平平台台期期前前,TaqDNA聚聚合合酶酶一一般般要要进进行行25次次以上以上PCR循环。循环。多数情况下,平台期在多数情况下,平台期在PCR反应中不可避免。反应中不可避免。PCR产物的积累规律产物的积累规律 PCR产物的积累规律示意图产物的积累规律示意图荧光定量荧光定量PCR定量原理定量原理扩增曲线荧光定量荧光定量PCR定量原理定量原理为为什什么么终终点点定定量量不不准准确确呢呢?荧光定量荧光定量PCR定量原理定量原理 尽管终点产物的量不恒
4、定,但人们发现尽管终点产物的量不恒定,但人们发现Ct(cycle threshold)与模板起始浓度有密切联系。与模板起始浓度有密切联系。Ct值的定义:值的定义:PCR扩增过程中,扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数CycleCycle(循环数)(循环数)RnRn(荧光强度)(荧光强度)Ct value 荧光定量荧光定量PCR原理原理CtCt值值1 前15个循环信号作为荧光本底信号(baseline)1 荧光阈值的缺省设置是315个循环的荧光信号的标准偏差的10倍1 手动设置:大于荧光背景值和阴性对照的荧光最高值;进入指数期的最初阶段1 真正的信号:荧光信号超过阈值荧光定量荧
5、光定量PCR原理原理荧光阈值荧光阈值定量定量PCR的数学原理的数学原理定量定量PCR的数学原理的数学原理定量定量PCR的数学原理的数学原理定量定量PCR的数学原理的数学原理Cycle Cycle numbernumberCk 104Ck 102SampleLog of DNA concentration1 模板DNA量越多,荧光达到域值的循环数越少,即Ct值越小。1 Log模板起始浓度与Ct值呈线性关系。线性关系、扩增效率确认线性关系、扩增效率确认检测灵敏度确认检测灵敏度确认No Template Control(NTC)No Template Control(NTC)确认确认PCRPCR扩增
6、效率(扩增效率(E E):0.9-1.1:0.9-1.135Cycles35Cycles内可得到好的定量结果内可得到好的定量结果如果采用如果采用SYBRSYBR检测方法,检测方法,30Cycles30Cycles内无非特异性产物扩增内无非特异性产物扩增35 Cycles35 Cycles内无引物二聚体产内无引物二聚体产生生相关系数(相关系数(r r2 2):大于):大于0.980.98荧光定量荧光定量PCR反应性的确认反应性的确认内容概要内容概要 荧光定量荧光定量PCRPCR的原理的原理 荧光定量荧光定量PCRPCR的标记方法的标记方法实验流程及注意事项实验流程及注意事项荧光定量荧光定量PCR
7、PCR解析方法解析方法非特异性荧光标记非特异性荧光标记 SYBR Green I特异性荧光标记特异性荧光标记 TaqMan Probe常用荧光标记方法常用荧光标记方法SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法原理原理 SYBR Green I是一种结合于所有dsDNA双螺旋小沟区域的具有绿色激发波长的染料。SYBR Green ISYBR Green I热热热热 变变变变 性性性性引物退火引物退火引物退火引物退火延伸反应延伸反应延伸反应延伸反应SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法作用机理作用机理问题点:问题点:SYBR Green ISYBR Gree
8、n I与双链与双链DNADNA进行结合后散发荧光,进行结合后散发荧光,因因此如果反应体系中有此如果反应体系中有非特异性扩增非特异性扩增或或引物二聚体引物二聚体的产生,的产生,也将也将 同时被检测到,从而可能导致检测结果不准确。同时被检测到,从而可能导致检测结果不准确。SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法问题点与关键点问题点与关键点关键点:关键点:设计合适引物,防止非特异性扩增!设计合适引物,防止非特异性扩增!将温度与荧光强度的变化求导将温度与荧光强度的变化求导将温度与荧光强度的变化求导将温度与荧光强度的变化求导 (-dI/dT)(-dI/dT)原始图谱原始图谱对数图谱对
9、数图谱SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法融解曲线融解曲线融解曲线分析,单一融解曲线分析,单一峰无非特异性荧光峰无非特异性荧光定量准确定量准确融解曲线分析,出现杂融解曲线分析,出现杂峰其他产物出现非特异峰其他产物出现非特异性荧光,因此定量不准性荧光,因此定量不准确确SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法融解曲线融解曲线%对对DNA模板没有选择性模板没有选择性%使用方便,不必设计复杂探针使用方便,不必设计复杂探针%具有价格优势具有价格优势优优 点点%容易产生假阳性容易产生假阳性%对引物特异性要求较高对引物特异性要求较高%不能进行多重定量不能进行多重定
10、量缺缺 点点SYBR Green ISYBR Green I染料法染料法优缺点优缺点TaqmanTaqman探针法探针法原理原理 5端标记有报告基团(Reporter,R),如FAM、VIC等 3端标记有荧光淬灭基团(Quencher,Q)探针完整,R发射的荧光能量被Q基团吸收,无荧光,R与Q分开,发荧光 Taq酶有 53外切核酸酶活性,可水解探针TaqmanTaqman探针法探针法工作机理工作机理热变性热变性热变性热变性引物和探针与模板退火引物和探针与模板退火引物和探针与模板退火引物和探针与模板退火延伸反应延伸反应延伸反应延伸反应探探探探针针报报告基告基告基告基团团淬淬淬淬灭灭基基基基团团探
11、探探探针针DNADNA聚合聚合聚合聚合酶酶引物引物引物引物R RR RR RR R1 1、引物、探针的设计:、引物、探针的设计:探针Tm为68-70,30 bp,5不能有G,G可能会淬灭荧光素,引物尽量靠近探针,扩增片段400 bp,引物Tm为59-60 2 2、反应参数的确定:、反应参数的确定:一般为:94,10-20S 60,30-60S(Taq酶53外切核酸酶活性在60 最高),也可通过温度梯度优化退火温度 3 3、优化引物和探针浓度:获得最小、优化引物和探针浓度:获得最小CtCt值,最大信号值,最大信号/背景比值背景比值 引物浓度:50-900nM 探针浓度:50-250nM4 4、其
12、他与常规、其他与常规PCRPCR相同相同TaqmanTaqman探针法探针法PCRPCR体系的建立体系的建立3 3 3 3 淬灭基淬灭基淬灭基淬灭基团团团团淬灭基团性淬灭基团性淬灭基团性淬灭基团性质质质质建议使用的建议使用的建议使用的建议使用的5 5 5 5 报告基团报告基团报告基团报告基团TAMRATAMRATAMRATAMRA荧光物质荧光物质荧光物质荧光物质FAM,HEX,TET,JOEFAM,HEX,TET,JOEFAM,HEX,TET,JOEFAM,HEX,TET,JOE等等等等EclipseEclipseEclipseEclipse非荧光物质非荧光物质非荧光物质非荧光物质FAM,HE
13、X,TET,FAM,HEX,TET,FAM,HEX,TET,FAM,HEX,TET,JOE,TAMRA,ROXJOE,TAMRA,ROXJOE,TAMRA,ROXJOE,TAMRA,ROX等等等等TaqmanTaqman探针法探针法荧光标记物的选择荧光标记物的选择%高度特异性高度特异性%重复性好重复性好%可进行多重定量可进行多重定量优优 点点%只适合一个特定的目标只适合一个特定的目标%委托公司标记,价格较高委托公司标记,价格较高%不易找到本底低的探针不易找到本底低的探针缺缺 点点TaqmanTaqman探针法探针法优缺点优缺点不同定量方法的比较不同定量方法的比较方法方法优点优点缺点缺点适用范围
14、适用范围SYBR Green SYBR Green I I 方法方法适用性广适用性广灵敏灵敏方便方便便宜便宜引物要求高引物要求高易出现非特异性易出现非特异性带带不能进行多重定不能进行多重定量量适合科研中对各种目的适合科研中对各种目的基因定量分析,基因表基因定量分析,基因表达量的研究,转基因重达量的研究,转基因重组动植物的研究组动植物的研究TaqMan TaqMan 方法方法特异性高特异性高重复性好重复性好多重定量多重定量价格高价格高只适合特定目标只适合特定目标病原体检测,疾病耐药病原体检测,疾病耐药基因研究基因研究,药物疗效考药物疗效考核核遗传疾病的诊断遗传疾病的诊断 荧光定量荧光定量PCRP
15、CR的原理的原理 荧光定量荧光定量PCRPCR的标记方法的标记方法实验流程及注意事项实验流程及注意事项荧光定量荧光定量PCRPCR解析方法解析方法SYBRSYBR法实验流程及注意事项法实验流程及注意事项样品制备样品制备模板准备模板准备引物设计引物设计反应条件优化反应条件优化浓度确定浓度确定技能要求技能要求环境要求环境要求误差控制误差控制数据分析数据分析仪器软件仪器软件RTRT上机上机反应体系优化反应体系优化试剂选择试剂选择分析方法分析方法样品制备样品制备环境要求环境要求模板准备模板准备数据分析数据分析RTRT上机上机浓度确定浓度确定SYBRSYBR法实验流程及注意事项法实验流程及注意事项无RN
16、ase环境使用无RNase耗材专用RNase-free工具高纯度,浓度均一的高纯度,浓度均一的高纯度,浓度均一的高纯度,浓度均一的RNARNARNARNA分光光度计检测电泳检测RTRT反应体系优化反应体系优化试剂选择试剂选择样品制备样品制备模板准备模板准备数据分析数据分析上机上机AMVM-MLVQuantSuper下游反应数确定反转录体积选择应用引物高效、全长的高效、全长的高效、全长的高效、全长的cDNAcDNAcDNAcDNASYBRSYBR法实验流程及注意事项法实验流程及注意事项模板准备模板准备引物设计引物设计浓度确定浓度确定环境要求环境要求误差控制误差控制RTRT样品制备样品制备数据分析
17、数据分析上机上机核酸制备区反应液制备区制作标准曲线设定浓度区间评价引物使用mix降低系统误差设置重复(3次)设置空白和阴性对照均一的反应液和模板均一的反应液和模板均一的反应液和模板均一的反应液和模板混合物混合物混合物混合物GC:5060Tm:5560单个碱基重复4个无二级结构扩增长度:50150bp引物位置反应体系优化反应体系优化上机上机反应条件优化反应条件优化RTRT样品制备样品制备模板准备模板准备数据分析数据分析反应体积5ul,推荐2050ulMg2调节,酶活调节引物浓度优化,模板量优化退火温度优化:梯度PCR延伸时间:产物长度决定扩增效率:90110重复性:std0.2标准曲线:R0.9
18、9或R2 0.98SYBRSYBR法实验流程及注意事项法实验流程及注意事项标准品待测样本阳性对照阴性对照技能要求技能要求误差控制误差控制上机上机试剂选择试剂选择RTRT样品制备样品制备模板准备模板准备数据分析数据分析自配DBI Real mastermixRoche-Lightcycler seriesROTOGEN-RG seriesBIO-RAD Opticon seriesABI-7seriesBioerLinegene series分装控制内参控制机器校正控制平滑曲线,重复性好,平滑曲线,重复性好,平滑曲线,重复性好,平滑曲线,重复性好,灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高SYBRSYBR
19、法实验流程及注意事项法实验流程及注意事项45oC55oC65oC溶解曲线溶解曲线扩增曲线扩增曲线1.95oC for 15 min2.94oC for 10 sec3.Gradient from 45oC to 65oC for 15 sec4.72oC for 30 sec5.83oC for 1 sec6.Plate Read7.Go to line 2 39 more times8.Melting curve from 65oC to 95oC,readevery 0.2oC,hold 1 sec.Real-time PCRReal-time PCR体系优化体系优化误差分析及操作规范误差
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- QPCR 技术 细节
