发布时间:2020-09-07 14:56 原文链接: 多聚酶链式反应技术(PCR技术)(2)

(2)反应增强剂:PCR反应中加入一定浓度的增强剂如1%~10%二甲基亚砜(DMSO)、5%~20%甘油、非离子去污剂、1.25%~10%甲酰胺和10~100 μg/ml牛血清白蛋白等可提高反应特异性和产量,有些反应只能在这些辅助剂存在时才能进行。

(3)热启动PCR:如果PCR反应混合物置于低于Tm值温度时,会在极短时间内产生引物二聚体和非特异性配对,而热启动PCR方法则可大大减少这种情况的发生。具体方法是:先将PCR反应体系升温至95℃,预变性2~5 min后,将仪器设在暂停,在这一高温条件下迅速加入耐热DNA聚合酶后再恢复循环。热启动可以防止模板变性不充分,同时还避免了耐热DNA聚合酶活性的迅速下降。

  四、PCR技术的主要用途

1. 目的基因的克隆 PCR技术为在重组DNA过程中获得的目的基因片段提供了简便快速的扩增方法。该技术可用于:①与逆转录反应相结合,可以直接从组织和细胞的mRNA获得目的基因片段;②利用特异性引物以cDNA或基因组DNA为模板获得已知目的基因片段;③利用简并引物从cDNA文库或基因组文库中提取具有一定序列相似性的基因片段;④利用随机引物从cDNA文库或基因组文库中克隆基因。

2. 基因的体外突变 利用PCR技术可以随意设计引物在体外对目的基因片段进行嵌和、缺失、点突变等改造。



3. DNA和RNA微量分析 PCR技术高度敏感,对模板DNA的含量要求很低,是DNA和RNA(RNA一般需要先逆转录成为cDNA)微量分析的好方法。从理论上讲,只要存在1分子模板,就可以获得目的片段。在实际工作中,一滴血、一根毛发或一个细胞就足以满足PCR的检测需要。因此,PCR在基因诊断方面具有极广阔的应用价值。

4. DNA序列测定 将PCR技术引入DNA序列测定,可使测序工作大为简化,也提高了测序的速度。待测DNA片段既可以克隆到特定的载体后进行序列测定,也可直接测定。

5. 基因突变分析 基因突变可引起许多遗传病、免疫性疾病和肿瘤等,故分析基因突变可以为这些疾病的诊断、治疗和研究提供重要的依据。利用PCR与一些技术的结合可以大大提高基因突变检测的敏感性。

  五、几种重要的衍生PCR技术

PCR技术的发展以及和已有分子生物学技术的结合形成了多种PCR衍生技术,大大提高了PCR反应的特异性和应用的广泛性。现仅举几例介绍与医学研究密切相关的PCR衍生技术。

1. 逆转录PCR技术 逆转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)是将RNA的逆转录反应和PCR反应联合应用的一种技术。即首先以RNA为模板,在逆转录酶的作用下合成cDNA,然后再以cDNA为模板通过PCR反应来扩增目的基因。RT-PCR是目前从各种组织或细胞中获得目的基因以及对已知序列的RNA进行定性和/或定量分析的最有效方法之一,具有敏感度高、特异性强和省时等优点。


2. 原位PCR技术 原位PCR(in situ PCR, ISP)是在福尔马林固定、石蜡包埋的组织切片或细胞涂片上的单个细胞内进行的PCR反应,然后用特异性探针进行原位杂交,即可检出待测DNA或RNA是否在该组织或细胞中存在。原位PCR方法弥补了PCR技术和原位杂交技术的不足,是将目的基因的扩增与定位相结合的一种好方法。

3. 实时PCR技术 实时PCR(real time PCR)技术是近年发展起来的一种新的核酸微量分析技术,尤其是在定量RT-PCR中具有重要的价值。

实时PCR的基本原理是引入了荧光标记分子,使在PCR反应中产生的荧光信号与PCR产物的量成正比,对每一反应时刻的荧光信号进行实时分析,便可计算出PCR产物的量。根据动态变化数据,可以精确计算出样品中原有模板的含量。基本原理如图14-2所示。与传统PCR反应相比,在常规的正向和反向PCR引物之间增加了一对特殊的引物作为探针,探针的5'端有一个荧光报告分子(reporter, R),3'端有一个荧光淬灭分子(quencher, Q)。没有扩增反应时,探针保持完整,荧光报告分子和荧光淬灭分子同时存在于探针上,于是荧光信号被淬灭,无荧光信号释放。随着PCR的进行,Taq DNA聚合酶在链延伸过程中遇到与模板结合着的荧光探针,其5′→3′外切核酸酶活性就会将该探针逐步切断,报告荧光基团一旦与淬灭基团分离,便产生荧光信号。后者被荧光监测系统接收,用于数据分析。实时PCR技术实现了PCR反应从定性到定量的飞跃,目前已逐步得到广泛的应用。