发布时间:2019-03-28 14:28 原文链接: QPCR常见问题及其分析

一般来讲,进行real-time qPCR MasterMix都是2×的浓缩液,只需要加入模板和引物就可以。由于real-time qPCR灵敏度高,所以每个样品至少要做3个平行孔,以防在后面的数据分析中,由于Ct相差较多或者SD太大,无法进行统计分析。通常来讲,反应体系的引物终浓度为100-400mM;模板如果是总RNA一般是10ng-500,如果cDNA,通常情况下是1ul或者1ul的10倍稀释液,要根据目的基因的表达丰度进行调整。当然这些都是经验值,在操作过程中,还需要根据所用MasterMix,模板和引物的不同进行优化,达到一个最佳反应体系。在反应体系配置过程中,有下面几点需要注意:


1. MasterMix不要反复冻融,如果经常使用,最好溶解后放在4度。


2. 更多的配制Mix进行,减少加样误差。最好能在冰上操作。


3. 每管或每孔都要换新枪头!不要连续用同一个枪头加样!


4. 所有成分加完后,离心去除气泡。


5. 每个样品至少3个平行孔。


参比或者校正染料(reference dye,passive dye)常用的是ROXTM(现在已经是ABI的注册商标了!)或者其他染料,只要不影响检测PCR产物的荧光值就可以。参比染料的作用是标准化荧光定量反应中的非PCR震荡,校正加样误差或者是孔与孔之间的误差,提供一个稳定的基线。现在很多公司已经把ROXTM配制在MasterMix或者Premixture里。如果反应曲线良好或已经优化好反应体系,也可以不加ROXTM染料校正。


通常来讲,real-time qPCR的反应程序不需要像常规的PCR那样,要变性、退火、延伸3步。由于其产物长度在80-150bp 之间,所以只需要变性和退火就可以了。SYBR@Green等染料法,最好在PCR扩增程序结束后,加一个溶解程序,来形成溶解曲线,判断PCR产物的特异性扩增。而溶解程序,仪器都有默认设置,或稍有不同,但都是一个在产物进行溶解时候,进行荧光信号的收集。


3. 仪器设置


所有仪器的操作都基本一致。设置的时候包括反应板设置(plate setup)和程序设置(program setup)。我们以 ABI StepOne为例,详细看一下反应设置:


A. 首先是实验目的选择:定量还是其他。我们命名为“BioTeke”,进行“定量”实验。


B. 实验方法的选择:我们选用的比较Ct的SYBR Green方法, Fast程序,以cDNA为模板进行。


C. 目的基因的设置:有几个目的基因和目的基因的名称。


D. 样品的设置:包括哪个是实验组,哪个是对照组。以及负对照的设置和生物重复的设置。


E. 对照组和内参基因的设置:这个是为后面的定量做准备


F. 反应程序的设置:PCR反应程序的设置要根据不同公司的MasterMix。比如BioTeke的95℃ 2分钟就可以激活DNA聚合酶(ABI的需要10 分钟)。循环反应是95℃15秒,60℃15秒的40个循环。溶解曲线程序采用仪器默认设置就可以。或者是仪器说明书上建议的程序。


G. 反应体系的设置:


A-G这五个步骤简单设置好,可以保存,修改反应程序或者立刻进行反应。


需要注意一点ABI仪器需要加ROX参比染料,默认的是ROX。有些公司是把ROX或者其他染料配制在MasteMix里面;也有的是单独分开。要根据不同公司的MasterMix进行这一个步骤的选择。BioTeke的MasterMix里没有参比染料,所以选择“none”。


设置好之后,就可以把配置好的PCR管放进仪器,点击RUN!


Real-time qPCR数据分析


1. Real-time qPCR常见参数


基线(baseline)


通常是3-15个循环的荧光信号


同一次反应中针对不同的基因需单独设置基线


阈值(threshold)


自动设置是3-15个循环的荧光信号的标准偏差的10倍


手动设置:置于指数扩增期,刚好可以清楚地看到荧光信号明显增强。


同一次反应中针对不同的基因可单独设置阈值,但对于同一个基因扩增一定要用同一个阈值。


Ct值:与起始浓度的对数成线性关系。


分析定量时候一般取Ct:15-35。太大或者太小都会导致定量的不准确。


Rn(Normalized reporter)是荧光报告基团的荧光发射强度与参比染料的荧光发射强度的比值。


△Rn:△Rn是Rn扣除基线后得到的标准化结果(△Rn=Rn-基线)。


2.影响Ct值的关键因素


模板浓度


模板浓度是决定Ct的最主要因素。控制在一个合适范围内,使Ct在15-35之间。


反应液成分的影响


任何分子的荧光发射都受环境因素影响----比如溶液的pH值和盐浓度。


PCR反应的效率


PCR反应的效率也会影响Ct值。在PCR扩增效率低的条件下进行连续梯度稀释扩增,与PCR扩增效率高的条件下相比,可能会所产生斜率不同的标准曲线。PCR效率取决于实验、反应混合液性能和样品质量。一般说来,反应效率在90-110%之间都是可以接受的。


3. 如何评估实时定量PCR反应的效果


PCR扩增效率:为了正确地评估PCR扩增效率,至少需要做3次平行重复,至少做5个数量级倍数(5logs)连续梯度稀释模板浓度。


常见问题


1. 无Ct值出现


检测荧光信号的步骤有误: 一般SG法采用72℃延伸时采集,Taqman法则一般在退火结束时或延伸结束采集信号。


引物或探针降解: 可通过PAGE电泳检测其完整性。


模板量不足: 对未知浓度的样品应从系列稀释样本的最高浓度做起。


模板降解: 避免样品制备中杂质的引入及反复冻融的情况。


2. Ct值出现过晚(Ct>38)


扩增效率低: 反应条件不够优化。设计更好的引物或探针;改用三步法进行反应;适当降低退火温度;增加镁离子浓度等。


PCR各种反应成分的降解或加样量的不足。


PCR产物太长: 一般采用80-150bp的产物长度。


3. 标准曲线线性关系不佳


加样存在误差: 使得标准品不呈梯度。


标准品出现降解: 应避免标准品反复冻融,或重新制备并稀释标准品。


引物或探针不佳: 重新设计更好的引物和探针。


模板中存在抑制物,或模板浓度过高


4. 负对照有信号


引物设计不够优化:应避免引物二聚体和发夹结构的出现。


引物浓度不佳:适当降低引物的浓度,并注意上下游引物的浓度配比。


镁离子浓度过高:适当降低镁离子浓度,或选择更合适的mix试剂盒。


模板有基因组的污染:RNA提取过程中避免基因组DNA的引入,或通过引物设计避免非特异扩增。


5. 溶解曲线不止一个主峰


引物设计不够优化:应避免引物二聚体和发夹结构的出现。


引物浓度不佳:适当降低引物的浓度,并注意上下游引物的浓度配比。


镁离子浓度过高:适当降低镁离子浓度,或选择更合适的 mix 试剂盒。


模板有基因组的污染:RNA提取过程中避免基因组DNA的引入,或通过引物设计避免非特异扩增。


6. 扩增效率低


反应试剂中部分成分特别是荧光染料降解。


反应条件不够优化:可适当降低退火温度或改为三步扩增法。


反应体系中有PCR反应抑制物:一般是加入模板时所引入,应先把模板适度稀释,再加入反应体系中,减少抑制物的影响。


7. 同一试剂在不同仪器上产生不同的曲线,如何判断?


判断标准:扩增效率,灵敏度,特异性


如果扩增效率在90%-110%,都是特异性扩增,都可以把数据用于分析。


8. 扩增曲线的异常?比如“S”型曲线?


参比染料设定不正确(MasterMix不加参比染料时,选NONE)


模板的浓度太高或者降解


荧光染料的降解


荧光定量PCR问题汇总


1. 定量PCR仪的开关机顺序是怎样的?


  按照正确的开关机顺序操作,有助于延长仪器的使用寿命,减少仪器出故障的频率。


  开机顺序:先开电脑,待电脑完全启动后再开启定量PCR仪主机,等主机面板上的绿灯亮后即可打开定量PCR的收集软件,进行实验。


  关机顺序:确认实验已经结束后,首先关闭信号收集软件,然后关掉定量PCR仪主机的电源,最后关闭电脑。


2. 哪些种类的反应管和盖子适合定量PCR实验使用?有何需要注意的地方?   


  定量PCR实验可以使用以下耗材:96孔光学反应板配合光学膜,0.2 ml光学八联反应管配合光学膜,0.2 ml光学八联反应管配合平盖的光学八联管盖。ABI公司生产的定量PCR耗材的具体使用方法和货号见下表:


3. 为什么要定期对电脑进行磁盘碎片整理?怎样整理?


  当运行实时定量PCR仪及使用软件分析实验结果时,计算机会删除并创建若干文件,计算机硬盘的空闲空间会被分割成越来越多的小块。当硬盘驱动器上文件以分解的碎片存储时,程序需要更长的时间才能存取文件,因为必须多次寻找文件碎片以存取不同的片断。碎片整理实用程序将一个文件分解开的多个碎片合并在一起,并存储到硬盘的同一个位置,从而清除文件碎片,进而优化系统性能。


碎片整理的方法如下:


  · 在Windows桌面上,选择开始(start),我的电脑(My computer)。


  · 在(我的电脑)窗口中,用鼠标右键单击硬盘驱动器,并选择(属性)property。


  · 在(属性)对话框中选择工具(Tools)选项卡,单击开始整理(Defragment now)。


  · 单击碎片整理(Defragment)。


  · 当显示“碎片整理完毕”对话框时,单击(确定)。


  · 在“本地磁盘属性”对话框中,单击(确定)。


  · 为计算机机中剩余的驱动器重复如上步骤。


4. 何时执行windows service pack更新?


  不要执行该操作。除非美国应用生物系统公司代表通知您更新操作系统,否则请不要更新控制定量PCR 仪的计算机的操作系统。新版本的Microsoft Windows操作系统有可能与SDS 软件存在冲突,并导致仪器不能正常运行。如果您希望安装service pack(更新包)以更新操作系统,应查看随SDS 软件提供的版本说明,避免兼容性问题。