PCR技术操作流程及注意事项

一、PCR 的基本原理

类似于 DNA 的体内复制。首先待扩增 DNA 模板加热变性解链，随之将反应混合物冷却至某一温度，这一温度可使引物与它的靶序列发生退火，再将温度升高使退火引物在 DNA 聚合酶作用下得以延伸。这种热变性 - 复性 - 延伸的过程就是一个 PCR 循环，PCR 就是在合适条件下的这种循环的不断重复。

二、PCR 反应体系

1. 缓冲液

标准的缓冲液含 1pmol/ml Tris ·HCl，其 pH 为 8.3-9.0（室温），而在延伸温度（72 ℃）下，pH 值接近 7.2 。缓冲液中含有一种二价阳离子，用于激活 DNA 聚合酶的活性中心，一般使用  Mg²⁺。

2.dNTP

脱氧核糖核苷三磷酸的缩写，是包括 dATP,  dGTP,  dTTP,  dCTP 等在内的统称，即合成新的 DNA 链的材料。4 种 dNTP 的浓度相等，总浓度一般为 200pmol/ml （即饱和浓度）。dNTP 可与  Mg²⁺ 结合，使游离的  Mg²⁺ 浓度下降，影响 DNA 聚合酶的活性。

3. 引物

引物是一段短的单链 DNA 片段，可结合在核酸链上与之互补的区域，其功能是作为核苷酸聚合作用的起始点，DNA 聚合酶可由其 3′端开始合成新的核酸链。引物长度一般以 18～30bp 为宜，过短则降低特异性，过长则会引起引物间的退火而影响有效扩增，同时也增加引物合成的成本。引物的碱基顺序不能与非扩增区有同源性。

4. 模板

模板是一段单链或者双链 DNA，提供用于进行 PCR 扩增的原始信息。对模板的纯度要求低，但不能混有蛋白酶、核酸酶、DNA 聚合酶抑制剂、DNA 结合蛋白等。模板 DNA 应该尽量保持低温保存。

5.Taq DNA 聚合酶

Taq DNA 聚合酶以 DNA 为复制模板，从将 DNA 由 5' 端点开始复制到 3' 端的酶。DNA 聚合酶的主要活性是催化 DNA 的合成（在具备模板、引物、dNTP 等的情况下）及其相辅的活性。必须一直保存于－20℃，内含甘油保存。最适反应温度 72 ℃，即延伸温度。通常在配制 PCR 体系的最后加入。

三、PCR 操作流程及注意事项

1. 试剂准备阶段

试剂准备是 PCR 操作的第一个流程，需要在试剂贮存和准备区的超净工作台或生物安全柜进行，用确保无污染的移液器、枪头及容器等进行分装。所有的 PCR 体系都应该在 - 20℃ 保存，除了 ddH₂O 之外，其余的试剂组份需完全融化之后再加入，以免影响浓度。配制反应体系应在快速进行，以减少非特异性扩增。体系配制完成之后应马上进行 PCR 反应。

2. 样本制备阶段

样本制备是整个 PCR 反应中最为关键的环节，在接收样本时一定要确保样本的密封性以及样本编号的唯一性。严格遵守操作规程进行加样操作，操作时候尽量少说话或者不说话。

所有操作需要在生物安全柜内进行，操作前后生物安全柜需要进行紫外灯消毒，注意生物安全柜中物品的排放。戴手套并勤于更换，要有「无核酸观念」 。

3. 核酸扩增

在核酸扩增环节需要选择质量好的 Ep 管，装入反应体系的 EP 管上机前混匀、离心，将管壁及管盖上的液体甩至管底部。在样本检测的同时设立对照（阳性对照、阴性对照、阴性模板、试剂对照）。同时严密检测 PCR 扩增仪的各项性能指标，其中对 PCR 扩增仪而言温度控制就意味着质量。

4. 产物分析

常见问题：

1）无 CT 值出现：模板量不足（杂质的引入及反复冻融的情况等）

2）CT 值出现过晚（大于 38）：各种反应成分的降解或加样量的不足

3）标准曲线线性相关性不佳：加样误差、标准品出现降解等

4）阴性对照有信号：模板有基因组的污染

5）扩增效率低：反应试剂中部分成分特别是荧光染料降解、反应抑制

6）扩增曲线的异常：模板的浓度太高或荧光染料的降解

四、实验室操作环境的维护

1） 各工作区要有一定的隔离，进入工作区域应按照单一的方向进行。试剂贮存和准备区 → 标本制备区 → PCR 扩增区 → 产物分析区单一方向进行。

2） 各个区域实验用品专用：各个区域实验设备和物品应有明确的标记，不能混用。

3） 实验场所要保持通风良好，严格监测各个工作区的温湿度。

4）注意实验室污染的预防。

整个 PCR 实验的操作都需要特别注意避免污染，来自样本的、试剂的以及实验室各种气溶胶，要始终保持「无核酸观念」。