一.基本原理
1.pcr反應(yīng)動力學
右圖為PCR反應(yīng)曲線(橫坐標為循環(huán)數(shù),縱坐標表征產(chǎn)物量),不同的曲線代表初始模板量不同的 PCR反應(yīng)。PCR反應(yīng)的動力學公式為:
Cn=C0(1+E)n
其中C0和Cn分別為初始模板和n循環(huán)的拷貝數(shù),n為循環(huán)數(shù),E為擴增效率(0≤E≤1),理想狀態(tài)下(即每個循環(huán)中所有模板均與引物結(jié)合并等到擴增),E為1。
實時定量PCR技術(shù)綜述
由上圖可知,只有在線性區(qū)段E值才為定值,這樣才能通過檢測Cn定量C0,由于終點檢測不能保證在線性區(qū)段,所以重復(fù)性不好,實時檢測(每個循環(huán)檢測一次)技術(shù)解決了這個問題。
2.定量pcr原理
實時定量PCR技術(shù)綜述定量pcr是將待測標本與一系列濃度(C0)已知的標準品在同一條件下共同擴增,并進行實時檢測,根據(jù)標準品的檢測值及已知的C0值作出標準曲線,如右圖(橫作標為的C0對數(shù)值),再根據(jù)待測標本的檢測值在標準曲線上查到待測標本的C0值。
3.信號產(chǎn)生
目前定量PCR技術(shù)信號產(chǎn)生都是基于FRET (fluorescence resonance energy transfer)的原理,即在一定波長的光激發(fā)下,一個熒光基團A發(fā)光,并且被鄰近的另一個熒光基團B吸收,使熒光基團B發(fā)光。如檢測熒光基團A,應(yīng)在FRET消除后;如檢測B,則應(yīng)在FRET發(fā)生時檢測。
根據(jù)信號產(chǎn)生方式的不同可將定量PCR技術(shù)分為三類:TaqMan Probes技術(shù);Hybridization Probes技術(shù);Molecular Beacons技術(shù)。
TaqMan Probes技術(shù)(右圖A)是Perkin 實時定量PCR技術(shù)綜述Elmer公司1995年研制,利用熱穩(wěn)定DNA聚合酶5’→3’外切酶活性,將TaqMan 探針5’端熒光基團切去,使之與3’端熒光基團分離、熒光淬滅消失,在特定波長下檢測5’端熒光基團即可表征PCR產(chǎn)物的量。
Hybridization Probes技術(shù)(右圖B)是Roche公司建立的,PCR反應(yīng)退火過程中,兩個探針與模板雜交(相鄰一個堿基),發(fā)生FRET,這時檢測第二個熒光基團即可表征PCR產(chǎn)物的量。Hybridization Probes技術(shù)要求熱穩(wěn)定DNA聚合酶不具備5’→3’外切酶活性,而是在引物延伸過程中被取代,使探針可在下一循環(huán)再與模板雜交,如探針被降解,可導致定量不準。
Molecular Beacons技術(shù)(上圖C)利用莖環(huán)結(jié)構(gòu)的探針,當形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)時,發(fā)生熒光淬滅,退火過程中,探針與模板雜交,熒光淬滅消失,在特定波長下檢測5’端熒光基團即可表征PCR產(chǎn)物的量。