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如何做好熒光定量PCR實驗

發(fā)布日期: 2009-11-06
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熒光定量PCR實驗指南
一、基本步驟:
1、目的基因(DNA和mRNA)的查找和比對;
2、引物、探針的設(shè)計;
3、引物探針的合成;
4、反應(yīng)體系的配制;
5、反應(yīng)條件的設(shè)定;
6、反應(yīng)體系和條件的優(yōu)化;
7、熒光曲線和數(shù)據(jù)分析;
8、標(biāo)準(zhǔn)品的制備;

二、技術(shù)關(guān)鍵:
1、 目的基因DNAmRNA的查找和比對;
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/網(wǎng)點(diǎn)的genbank中下載所需要的序列。下載的方式有兩種:一為打開某個序列后,直接“save”,保存格式為“.txt”文件。保存的名稱中要包括序列的物種、序列的亞型、序列的注冊號。然后,再打開DNAstar軟件中的Editseq軟件,“file”菜單中的“import”,打開后“save”,保存為“.seq”文件。另一種直接用DNAstar軟件中的Editseq軟件,“file”菜單中的“open entrez sequence”,導(dǎo)入后保存為“.seq”文件,保存的名稱中要包括序列的物種、序列的亞型、序列的注冊號。然后要對所有的序列進(jìn)行排序。用DNAstar軟件中的Seqman軟件,“sequence”菜單中的“add”,選擇要比較的“.seq”的所有文件,“add” 或“add all”,然后“Done”導(dǎo)入要比較的序列,再“assemble”進(jìn)行比較。橫線的上列為一致性序列,所有紅色的堿基是不同的序列,一致的序列用黑色堿基表示。有時要設(shè)定比較序列的開始與結(jié)尾。有時因為參數(shù)設(shè)置的原因,可能分為幾組(contig),若想全部放在一組中進(jìn)行比較,就調(diào)整“project” 菜單下的“parameter”,在“assembling”內(nèi)的“minimum math percentage”默認(rèn)設(shè)置為80,可調(diào)低即可。再選擇幾個組,“contig”菜單下的“reassemble contig”即可。選擇高低的原則是在所分析的序列在一個“contig”內(nèi)的前提下,盡量提高“minimum math percentage”的值。有時因此個別序列原因,會出現(xiàn)重復(fù)序列,堿基的缺失或插入,要對“contig”的序列的排列進(jìn)行修改,確保排列是每個序列的真實且排列同源性的排列。然后,“save”保存即可。分析時,主要是觀察是否全部為一致性的黑色或紅色,對于彌散性的紅色是不可用的。
2、 引物和探針設(shè)計
2.1引物設(shè)計  
細(xì)心地進(jìn)行引物設(shè)計是PCR中重要的一步。理想的引物對只同目的序列兩側(cè)的單一序列而非其他序列退火。設(shè)計糟糕的引物可能會同擴(kuò)增其他的非目的序列。下面的指導(dǎo)描述了一個可以增加特異性的引物所具有的令人滿意的特點(diǎn):
²    序列選取應(yīng)在基因的保守區(qū)段;
²    擴(kuò)增片段長度根據(jù)技術(shù)的不同有所分別:
sybr green I技術(shù)對片段長度沒有特殊要求;
Taqman探針技術(shù)要求片段長度在50bp-150bp;
²    避免引物自身或與引物之間形成4個或4個以上連續(xù)配對;
²    避免引物自身形成環(huán)狀發(fā)卡結(jié)構(gòu);
²    典型的引物18到24個核苷長。引物需要足夠長,序列*性,并降低序列存在于非目的序列位點(diǎn)的可能性。但是長度大于24核苷的引物并不意味著更高的特異性。較長的序列可能會與錯誤配對序列雜交,降低了特異性,而且比短序列雜交慢,從而降低了產(chǎn)量。Tm值在55-65℃,GC含量在40%-60%;
²     引物之間的TM相差避免超過2℃;
²     引物的3’端避免使用堿基A;
²     引物的3’端避免出現(xiàn)3個或3個以上連續(xù)相同的堿基。
²     為避免基因組的擴(kuò)增,引物設(shè)計能跨兩個外顯子。
2.2  Taqman 探針設(shè)計 一般設(shè)計原則:
²     探針位置盡可能地靠近上游引物;
²     探針長度通常在25-35bp,Tm值在65-70℃,通常比引物TM高5-10℃,GC含量在40%-70%。
²     探針的5’端應(yīng)避免使用堿基G。
²     整條探針中,堿基C的含量要明顯高于G的含量。
²     為確保引物探針的特異性,將設(shè)計好的序列在blast中核實一次,如果發(fā)現(xiàn)有非特異性互補(bǔ)區(qū),建議重新設(shè)計引物探針。(www.ncbi.nlm.nih/blast
2.3  Taqman  MGB 探針設(shè)計介紹
MGB探針的優(yōu)點(diǎn):
²     MGB探針較短(14-20bp),更容易找到所有排序序列的較短片段的保守區(qū)。
²     短片段探針(14-20bp)加上MGB后,Tm值將提高10℃,更容易達(dá)到熒光探針Tm值的要求。
²     MGB探針的設(shè)計原則
²    探針的5’端避免出現(xiàn)G,即使探針?biāo)鉃閱蝹€堿基,與報告基團(tuán)相相連的G堿基仍可淬滅基團(tuán)的熒光信號。
²     用primerexpress軟件評價Tm值,Tm值應(yīng)為65-67℃。
²     盡量縮短Taqman MGB探針,但探針長度不少于13bp。
²     盡量避免出現(xiàn)重復(fù)的堿基,尤其是G堿基,應(yīng)避免出現(xiàn)4個或4個以上的G重復(fù)出現(xiàn)。
²     原則上MGB探針只要有一個堿基突變,MGB探針就會檢測到(MGB探針將不會與目的片段雜交,不產(chǎn)生熒光信號)。因此,在進(jìn)行SNP檢測時,為了檢測到突變子,即Taqman MGB不與目的片段雜交,不產(chǎn)生熒光信號,探針目的片段產(chǎn)生熒光信號檢測將探針的突變位點(diǎn)盡量放在中間1/3的地方。注意:為了滿足上述要求的4個條件,探針的突變位點(diǎn)可向3’端移動,但突變位點(diǎn)至少在離3’端2個堿基的前方(即必須確保探針的后兩個堿基是的保守),以進(jìn)行SNP檢測。反過來,若要進(jìn)行同類檢測,找的是保守片段區(qū),探針中不應(yīng)有突變位點(diǎn)。若探針即便是只有13個bp,探針仍不保守。有幾個突變,突變位點(diǎn)也應(yīng)靠近探針的5’端,這樣,即便是突變,探針也可與目的片段雜交,產(chǎn)生熒光信號。另一種方法是設(shè)計簡并探針,也可達(dá)到即使是突變,仍可檢測到突變。
2.4 實時多重PCR探針的選擇:
多重實時PCR的多種含意有兩種:一為選擇保守的探針和引物,利用不同的染料標(biāo)記探針,在檢測時可根據(jù)熒光的顏色來判定不同的產(chǎn)物。另一種為選擇保守的引物,擴(kuò)增不同長度的目的片段,反應(yīng)中加入SYBRN染料,后根據(jù)不同目的片段的Tm值來判定不同的物品。
多重實時PCR的熒光探針應(yīng)為同一類型:如同時為Taqman 探針、或同時為MGB探針、或同時為Beacon 探針。
在多重PCR中,多重PCR的各個引物之間相互干擾和各個探針之間相互干擾分析:
設(shè)計好各對引物和探針后,重新在用DNAstar軟件中的Primerselect軟件,打開保守在同一文件中的多重PCR的引物文件,然后兩兩分別選中所設(shè)計的多重引物或兩兩分別選中所設(shè)計的多重探針后,在“report”菜單下“primer pair dimers”,分析上下游引物的dimers。彈出的窗口中就告訴此對引物有多少個dimer,并對此對引物用dG值進(jìn)行評價(通常給出差的dG值,理論上是dG值越大越好)。
3、影響PCR及熒光PCR 的其他因素
引物的設(shè)計和選擇符合熒光PCR的探針并進(jìn)行設(shè)計對于實時熒光PCR尤其重要??梢哉f,不合理的設(shè)計意味著的失敗。但是,好的設(shè)計并不等于好的實驗結(jié)果,影響PCR和熒光PCR的因素非常多,下面擇其重要進(jìn)行介紹。
 3.1 引物退火溫度
引物的一個重要參數(shù)是熔解溫度(Tm)。這是當(dāng)50%的引物和互補(bǔ)序列表現(xiàn)為雙鏈DNA分子時的溫度。Tm對于設(shè)定PCR退火溫度是必需的。在理想狀態(tài)下,退火溫度足夠低,以引物同目的序列有效退火,同時還要足夠高,以減少非特異性結(jié)合。合理的退火溫度從55℃到70℃。退火溫度一般設(shè)定比引物的Tm低5℃。
設(shè)定Tm有幾種公式。確定引物Tm可信的方法是近鄰分析法。大部分計算機(jī)程序使用近鄰分析法——從序列結(jié)構(gòu)和相鄰堿基的特性預(yù)測引物的雜交穩(wěn)定性。所有oligo軟件會自動計算引物的Tm值。在設(shè)置退火溫度時可以如下進(jìn)行:以低于估算的Tm5℃作為起始的退火溫度,以2℃為增量,逐步提高退火溫度。較高的退火溫度會減少引物二聚體和非特異性產(chǎn)物的形成。為獲得佳結(jié)果,兩個引物應(yīng)具有近似的Tm值。引物對的Tm差異如果超過5℃,就會由于在循環(huán)中使用較低的退火溫度而表現(xiàn)出明顯的錯誤起始。如果兩個引物Tm不同,將退火溫度設(shè)定為比低的Tm低5℃?;蛘邽榱颂岣咛禺愋?,可以在根據(jù)較高Tm設(shè)計的退火溫度行5個循環(huán),然后再根據(jù)較低Tm設(shè)計的退火溫度進(jìn)行剩余的循環(huán)。這使得在較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臈l件下可以獲得目的模板的部分拷貝。
3.2  引物濃度
引物的濃度會影響特異性。佳的引物濃度一般在0.1到0.5μM。較高的引物濃度會導(dǎo)致非特異性產(chǎn)物擴(kuò)增。為了確定引物濃度,可以在260nm(OD260)測量光密度值。然后使用光吸收值和微摩消光系數(shù)的倒數(shù)(nmol/OD),通過Beers法則(公式1)計算引物濃度。微摩消光系數(shù)可以使用公式2計算。與大分子雙鏈DNA可以使用平均消光系數(shù)不同,確定引物的濃度必須使用計算的消光系數(shù)。這是因為引物較短,堿基組成差異很大。在oligo軟件上可以計算出引物的的消光系數(shù)(OD/μmol)和消光系數(shù)的倒數(shù)(μmol/OD)。
一般商業(yè)合成的引物以O(shè).D.值表示量的多少,在一般情況下,20個堿基長的引物,1個O.D.加100ul水后引物濃度為50pmol/ul(50μM)。也可以用OLIGO軟件,根據(jù)引物的的消光系數(shù)(OD/μmol),計算出一定的工作濃度下,引物的加水量。
濃度(μM)=A260(OD/ml)×稀釋系數(shù)×消光系數(shù)的倒數(shù)(nmol/OD)
舉例:計算某寡核苷酸(溶于1ml水中),取其中的10μl稀釋100倍(加入990μl)水中。在A260處測吸光度為0.2。計算消光系數(shù)的倒數(shù)為4.8 nmol/OD,代入得:
濃度=0.2(OD/ml)×100×4.8(nmol/OD)=96nmol/ml=96μM
 
3.3 引物、探針的純度和穩(wěn)定性
定制引物的標(biāo)準(zhǔn)純度對于大多數(shù)PCR應(yīng)用是足夠的。部分應(yīng)用需要純化,以除去在合成過程中的任何非全長序列。這些截斷序列的產(chǎn)生是因為DNA合成化學(xué)的效率不是100%。這是個循環(huán)過程,在每個堿基加入時使用重復(fù)化學(xué)反應(yīng),使DNA從3'到5'合成。在任何一個循環(huán)都可能失敗。較長的引物,尤其是大于50個堿基,截斷序列的比例很大,可能需要純化。
引物產(chǎn)量受合成化學(xué)的效率及純化方法的影響。定制引物以干粉形式運(yùn)輸。在TE重溶引物,使其終濃度為100μM。也可以用雙蒸水溶解。
引物的穩(wěn)定性依賴于儲存條件。應(yīng)將干粉和溶解的引物儲存在-20℃。以大于10μM濃度溶于TE的引物在-20℃可以穩(wěn)定保存6個月,但在室溫(15℃到30℃)僅能保存不到1周。干粉引物可以在-20℃保存至少1年,在室溫(15℃到30℃)多可以保存2個月。
探針即寡核苷酸進(jìn)行熒光基團(tuán)的標(biāo)記,標(biāo)記本身有效率的區(qū)別。探針標(biāo)記以后一般應(yīng)該純化,純度高、標(biāo)記效率高的探針不僅熒光值高,且保存時間可以高達(dá)一年以上。不同的生物技術(shù)公司探針標(biāo)記效率和純度有很大的區(qū)別。
由于反復(fù)凍融易導(dǎo)致探針降解,在確認(rèn)探針質(zhì)量好的情況下,稀釋成2uM(10×),作為工作濃度分裝多支,避光保存。
3.4  熱啟動
熱啟動PCR是除了好的引物設(shè)計之外,提高PCR特異性重要的方法之一。盡管Taq DNA聚合酶的佳延伸溫度在72℃,聚合酶在室溫仍然有活性。因此,在進(jìn)行PCR反應(yīng)配制過程中,以及在熱循環(huán)剛開始,保溫溫度低于退火溫度時會產(chǎn)生非特異性的產(chǎn)物。這些非特異性產(chǎn)物一旦形成,就會被有效擴(kuò)增。在用于引物設(shè)計的位點(diǎn)因為遺傳元件的定位而受*,如定點(diǎn)突變、表達(dá)克隆或用于DNA工程的遺傳元件的構(gòu)建和操作,熱啟動PCR尤為有效。
限制Taq DNA聚合酶活性的常用方法是在冰上配制PCR反應(yīng)液,并將其置于預(yù)熱的PCR儀。這種方法簡單便宜,但并不能抑制酶的活性,因此并不能消除非特異性產(chǎn)物的擴(kuò)增。
熱啟動通過抑制一種基本成分延遲DNA合成,直到PCR儀達(dá)到變性溫度。包括延緩加入Taq DNA聚合酶在內(nèi)的大部分手工熱啟動方法十分煩瑣,尤其是對高通量應(yīng)用。其他的熱啟動方法使用蠟防護(hù)層將一種基本成分,如鎂離子或酶,包裹起來,或者將反應(yīng)成分,如模板和緩沖液,物理地隔離開。在熱循環(huán)時,因蠟熔化而把各種成分釋放出來并混合在一起。象手動熱啟動方法一樣,蠟防護(hù)層法比較煩瑣,易于污染,不適用于于高通量應(yīng)用。
Transitor® Hot Start Taq酶對于自動熱啟動PCR來說可靠。Transitor® Hot Start Taq是在常規(guī)Taq酶的基礎(chǔ)上進(jìn)行了化學(xué)修飾,使得該酶在低溫或常溫下沒有酶活,因此在加樣至PCR擴(kuò)增前,不會產(chǎn)生由于引物隨機(jī)粘連而形成的非特異性擴(kuò)增。高溫條件下,化學(xué)修飾集團(tuán)會被剪切,從而釋放酶活。此外,隨著PCR擴(kuò)增的進(jìn)行,酶活會被逐步釋放,有效提高擴(kuò)增效率及產(chǎn)物量。Transitor® Hot Start Taq DNA聚合酶在變性步驟的95℃保溫過程中要持續(xù)20分鐘才會被釋放到反應(yīng)中,從而恢復(fù)聚合酶活性。
3.5鎂離子濃度
鎂離子影響PCR的多個方面,如DNA聚合酶的活性,這會影響產(chǎn)量;再如引物退火,這會影響特異性。dNTP和模板同鎂離子結(jié)合,降低了酶活性所需要的游離鎂離子的量。佳的鎂離子濃度對于不同的引物對和模板都不同,但是包含200μM dNTP的實時定量PCR,使用3到5mM帶有熒光探針的鎂離子溶液(普通PCR是1.5mM)。較高的游離鎂離子濃度可以增加產(chǎn)量,但也會增加非特異性擴(kuò)增,降低忠實性。為了確定佳濃度,普通PCR從1mM到3mM,以0.5mM遞增,進(jìn)行鎂離子滴定。為減少對鎂離子優(yōu)化的依賴,可以使用 Transitor® Hot Start Taq酶。Transitor® Hot Start Taq DNA聚合酶能夠在比一般的Taq DNA聚合酶更廣的鎂離子濃度范圍內(nèi)保持功能,因此僅需較少的優(yōu)化。
3.6 模板質(zhì)量
模板的質(zhì)量會影響產(chǎn)量。DNA樣品中發(fā)現(xiàn)有多種污染物會抑制PCR。一些在標(biāo)準(zhǔn)基因組DNA制備中使用的試劑,如SDS,在濃度低至0.01%時就會抑制擴(kuò)增反應(yīng)。分離基因組DNA較新的方法包括了DNAZol,一種胍去垢劑裂解液,以及FTA Gene Guard System,其可以同基質(zhì)結(jié)合,在血液及其他生物樣品中純化貯存DNA。應(yīng)注意進(jìn)行PCR 反應(yīng)的模板質(zhì)量,以增加PCR 反應(yīng)的成功率。
3.7 模板濃度
起始模板的量對于獲得高產(chǎn)量很重要。對大多數(shù)PCR擴(kuò)增和熒光PCR擴(kuò)增,104到106個起始目的分子就足以觀測到好的熒光曲線(或在溴化乙錠染色膠上觀察到)。所需的佳模板量取決于基因組的大?。ㄏ卤恚Ee例說,100ng到1μg的人類基因組DNA,相當(dāng)于3×104到3×105個分子,足以檢測到單拷貝基因的PCR產(chǎn)物。質(zhì)粒DNA比較小,因此加入到PCR中的DNA的量是pg級的。對于一般的檢測樣品,10-100ng的量就足夠檢測了。當(dāng)然對模板做一個梯度稀釋,對于定量PCR而言是非常容易,且能分析擴(kuò)增效率。
 
表1. 基因組大小和分子數(shù)目的比例
 
基因組 DNA
Size(bp)*
Target Molecules/µg of Genomic DNA
Amount of DNA(µg) for -10^5 Molecules
E. coli
4.7×10^6
1.8×10^8
0.001
Saccharomyces cerevisiae
2.0×10^7
4.5×10^7
0.01
Arabidopsis thaliana
7.0×10^7
1.3×10^7
0.01
Drosophila melanogaster
1.6×10^8
6.6×10^5
0.5
Homo sapiens
2.8×10^9
3.2×10^5
1.0
Xenopus laevis
2.9×10^9
3.1×10^5
1.0
1.0Mus musculus
3.3×10^9
2.7×10^5
1.0
Zea mays
1.5×10^10
6.0×10^4
2.0
pUC 18 plasmid DNA
2.69×10^3
3.4×10^11
1×10^(-6)
 
 
3.8  防止殘余(Carry-over)污染
PCR易受污染的影響,因為它是一種敏感的擴(kuò)增技術(shù)。小量的外源DNA污染可以與目的模板一塊被擴(kuò)增。當(dāng)前一次擴(kuò)增產(chǎn)物用來進(jìn)行新的擴(kuò)增反應(yīng)時,會發(fā)生共同來源的污染。這稱之為殘余污染。從其他樣品中純化的DNA或克隆的DNA也會是污染源(非殘余污染)。
可以在PCR過程中使用良好的實驗步驟減少殘余污染。使用帶濾芯的移液管可以阻止氣霧劑進(jìn)入eppendorf管內(nèi)。為PCR樣品配制和擴(kuò)增后分析設(shè)計隔離的區(qū)域,在準(zhǔn)備新反應(yīng)前更換手套??偸鞘褂貌缓心0宓年幮詫φ諜z測污染。
使用預(yù)先混合的反應(yīng)成分,而不是每個反應(yīng)的每個試劑單獨(dú)加入。
一種防止殘余污染的方法是使用尿嘧啶DNA糖基化酶(UDG)。這種酶(也稱為尿嘧啶-N-糖基化酶或UNG)移除DNA中的尿嘧啶。在擴(kuò)增過程中將脫氧尿嘧啶替換為胸腺嘧啶使得可以把前面的擴(kuò)增產(chǎn)物同模板DNA區(qū)分開來。因為前面的擴(kuò)增產(chǎn)物對UDG敏感,所有可以在PCR前對新配制的反應(yīng)用UDG處理以破壞殘余產(chǎn)物。
 
4、高產(chǎn)量,特異和靈活的定量PCR試劑體系
影響PCR的因素如此之多,您有時很難區(qū)分是什么導(dǎo)致您的實驗結(jié)果不佳。降低實驗的不穩(wěn)定因素是使用可靠的產(chǎn)品。
使用、性能可靠的熱啟動酶、的dNTP、Mg離子、UNG/dUTP防污染系統(tǒng)預(yù)混成的定量PCR試劑體系,大程度的降低了反應(yīng)變量,提高了實驗的可重復(fù)性和可靠性。您還需要進(jìn)行以下步驟的準(zhǔn)備:設(shè)計引物和探針、合成引物和探針、正確儲藏、得到高質(zhì)量的模板,隨后,您僅需要進(jìn)行退火溫度的優(yōu)化,就能得到好的實驗結(jié)果。
FQ PCR  MASTER Mix-UDG(hot start)同競爭對手的定量PCR體系相比提供了更的結(jié)果。使用這種產(chǎn)品,您可以在您的PCR中得到更好特異性和更高的靈敏度,同時可以靈活地選擇您所喜歡的擴(kuò)增條件,檢測方法和設(shè)備。
實時定量PCR是快速增長的PCR方法,它可以、可重復(fù)地定量起始物質(zhì)。FQ PCR  MASTER Mix-UDG(hot start)是一種方便使用的反應(yīng)混合液,為定量分析進(jìn)行了優(yōu)化。它包含了熒光PCR所必須的成分(如緩沖液,dNTP,聚合酶)。只需加入您的模板,擴(kuò)增引物和熒光標(biāo)記探針。您就可以得到實時qPCR所需的特異性和靈活性。
高產(chǎn)量和特異性的擴(kuò)增
FQ PCR  MASTER Mix-UDG(hot start)提供了強(qiáng)大的PCR擴(kuò)增,可以使用多個模板組。所使用的Taq DNA聚合酶具有熱啟動特性。這極大地降低和消除了錯誤配對和非特異性擴(kuò)增,使您得到較高產(chǎn)量,并增加特異性。整合的UDG(尿苷酸DNA糖基化酶)防止殘余污染的能力防止了非模板DNA的擴(kuò)增,從而降低了假陽性,使結(jié)果更可靠。
在產(chǎn)量和靈敏度方面,Quantitative PCR  MASTER Mix-UDG(hot start)的靈敏度(閾循環(huán))。您可以更地定量低拷貝的基因,并在較寬的目的濃度范圍內(nèi)檢測線性劑量反應(yīng)。
 
高度靈活性
除了靈敏度和特異性外,Universal PCR Master Mix Kit在分析設(shè)置,檢測方法和設(shè)備上給您提供了較高的自由度。使用Universal PCR Master Mix Kit,您可以:
對擴(kuò)增的不同模板優(yōu)化鎂離子濃度,由于提供了附加的氯化鎂,所以您可以方便地配置Mix體系。
可以更靈活的進(jìn)行普通PCR和熒光PCR。
可以在多種設(shè)備上使用,如ABI Prism® 7700, ABI GeneAmp® 5700和Bio-Rad的I-Cycler。
可以利用多種檢測方法的優(yōu)點(diǎn),包括TaqMan®探針和Molecular Beacon,您不必局限于特定的試劑盒。
 
5、反應(yīng)體系配制:
ð  A2010A0101試劑盒:(探針體系)
FQ-PCR MasterMix-UNG混合物(2X) 25ul(終濃度為1×);
上游引物(終濃度為50~900nM),下游引物(終濃度為50~900nM);
探針(終濃度為200nM);
待檢樣品 5ul(終濃度為10~100ng);
無菌去離子水 補(bǔ)足,使總體積達(dá)到 50ul 。
ð A2010A0106 試劑盒:
反應(yīng)體系終濃度:
1-2U的hot start Taq酶、2.5-4.0mM的Mg2+、0.2-0.4mM的dNTPs、1×PCR buffer(A2010A0106);50-900nM 的上游引物、50-900nM 的下游引物、200nM的探針、通常取2-5ul的模板,反應(yīng)總體積通常為20-50ul
ð  自配熱啟動熒光-UNG 體系:
1-2U的Taq酶、1×PCR buffer、2.5-4.0mM的Mg2+(A2010A0104);0.2-1U的UNG酶(A2010A0107)、0.2-0.4mM的d(A,C,G)TPs、0.3-0.6mMdUTP(A2010A0108);50-900nM 的上游引物、50-900nM 的下游引物、200nM的探針、通常取2-5ul的模板、反應(yīng)總體積通常為20-50ul
6、反應(yīng)體系和條件的優(yōu)化;
使用高產(chǎn)量,特異和靈活的定量PCR試劑體系FQ PCR  MASTER Mix-UDG(hot start),大程度降低了需要優(yōu)化的參數(shù)。您只需要優(yōu)化退火溫度,就可以得到更靈敏、更可靠的定量結(jié)果。對于特殊結(jié)構(gòu)的熒光PCR,您可以優(yōu)化引物濃度,來得到更特異或更靈敏的結(jié)果。
使用通用PCR Master Mix 試劑盒進(jìn)行反應(yīng)體系的配制,可以適合更多的反應(yīng)體系,如mRNA的普通RT-PCR檢測,適用于合成質(zhì)粒的PCR,同時也適用于熒光PCR,范圍更寬。
采用成套的hot start Taq酶,您需要對酶量、鎂離子濃度、UNG濃度、dUTP濃度、引物濃度、退火溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化(參照3:影響PCR及熒光PCR 的其他因素)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化的指標(biāo)越多,實驗的不確定性就越大。避免在操作中引入更大的不確定性和不可重復(fù)性。注意:同樣可參照的QPCR  MASTER Mix-UDG(hot start)使用注意事項。
 
7、適用的熒光儀器、實驗設(shè)計、熒光曲線和數(shù)據(jù)分析;
目前市場上有許多種實時PCR儀:其中包括ABI7700,ABI7900,ABI7000 (Applied Biosystems);MX4000 (Stratagene);iCycler (Bio-Rad);Smartcycler(Cepheid);Robocycler (MJ Research);Lightcycler (Roche);ROTORGENE(CORBERT) ;杭州博日(Linegene)。
不同的儀器使用方法有所區(qū)別,但都具備對Taqman 探針和sybgreen 染料法的檢測波長和檢測能力。QPCR  MASTER Mix-UDG(hot start)和通用PCR Master Mix均適合在這些儀器上進(jìn)行使用。
為確保實驗數(shù)據(jù)的有效性,每次實驗都設(shè)陰性對照和4個標(biāo)準(zhǔn)品,每個樣品都平行做2個復(fù)孔。
基線或閥值的設(shè)定 通常是以10-15個循環(huán)的熒光值作為閥值,也可以以陰性對照熒光值的高點(diǎn)作為基線。
 
8、疑難解答
 
可能原因
建議解決方法
定量PCR 無擴(kuò)增產(chǎn)量或很少的擴(kuò)增產(chǎn)量
DNA模板質(zhì)量不好,含有抑制劑
提高模板質(zhì)量,諸如DMSO,SDS和甲酰胺之類的試劑會抑制Taq DNA聚合酶。如果懷疑污染了抑制劑,可以使用乙醇沉淀DNA
PCR引物設(shè)計較差
避免在引物3'端含有互補(bǔ)序列。避免可以形成內(nèi)部發(fā)卡結(jié)構(gòu)的序列。設(shè)計Tm類似的引物。
探針設(shè)計較差
對探針序列進(jìn)行blast比對,設(shè)計符合要求的探針
PCR引物合成較差
用普通電泳法,看引物的設(shè)計和合成質(zhì)量,是否有目的條帶出現(xiàn)。
熒光探針無功能
確保探針設(shè)計的有效性和fluorophore和quencher的存在。
用DNase處理TaqMan探針,校驗熒光是否增強(qiáng)。
必要的話設(shè)計和合成探針。
模板濃度太低
使用10^4拷貝的靶序列,以在25到30個循環(huán)中獲得信號。
鎂離子濃度太低
從3mM到5mM,間隔0.5mM進(jìn)行一系列反應(yīng),確定對于每個模板和引物對的佳鎂離子濃度。FQ-PCR MasterMix-UNG 試劑盒不需優(yōu)化鎂離子濃度。
引物濃度太低
佳引物濃度介于0.1μM到0.5μM之間。為了確定引物濃度,在260nm測量光密度,然后使用光吸收值和消光系數(shù)計算濃度。(見公式1
選擇酶進(jìn)行擴(kuò)增
選擇hot start Taq酶進(jìn)行擴(kuò)增,可提高靈敏度,增加產(chǎn)量,降低干擾因素
退火溫度太高
使用表4的公式估算Tm,把退火溫度設(shè)定為低于Tm 5℃。因為這些公式只是估算Tm值,所有真正的退火溫度實際會高些或低些。
反應(yīng)物中有不明物干擾
在各個反應(yīng)物中存在不明物質(zhì)對PCR進(jìn)行干擾,對任何實驗樣品或試劑,均應(yīng)采用無菌無酶無熱源的離心管進(jìn)行試劑的分裝和使用。
定量PCR陽性對照無擴(kuò)增曲線(針對:已經(jīng)優(yōu)化好的體系)
引物、探針設(shè)計合格;原來合成質(zhì)量已經(jīng)驗證。需確認(rèn):
反應(yīng)成分是否漏加;確定反應(yīng)條件是否合適;
正常標(biāo)本是否能擴(kuò)增來判斷是對照的問題還是體系的問題;
確認(rèn)體系:1、引物是否降解(看擴(kuò)增產(chǎn)物是否可電泳出)來判斷引物和酶功能;2、探針是否降解(用DNase處理TaqMan探針,校驗熒光是否增強(qiáng))。
儀器是否正常工作
 
定量PCR陰性對照一直有擴(kuò)增曲線
模板或PCR殘余污染
隔離污染來源,更換試劑。
使用UNG/dUTP防污染系統(tǒng)。
使用的精致移液器。
在無DNA區(qū)域準(zhǔn)備反應(yīng),使用抗氣溶膠的吸頭。
體系有問題
酶濃度不對,Mg離子濃度不對
定量PCR(染料法)出現(xiàn)非特異信號
引物二聚體多
檢查引物設(shè)計和合成環(huán)節(jié),必要時更改引物
更換熱啟動酶
熱啟動酶能增加反應(yīng)的特異性,提高靈敏度
設(shè)定檢測信號時的溫度
在更高的溫度下檢測熒光信號(此時引物二聚體已經(jīng)解鏈)
定量RT-PCR
無擴(kuò)增產(chǎn)量
相對熒光信號小于等于背景或沒有模板對照
無cDNA合成
 
cDNA合成溫度太高
降低保溫溫度
反轉(zhuǎn)錄cDNA產(chǎn)物被二級結(jié)構(gòu)封閉
提高保溫溫度。重新設(shè)計引物
RNA被損害或降解
必要的話更換RNA
RNAse污染
維持無菌條件;加入RNase抑制劑
熒光探針無功能
確保探針設(shè)計的有效性和fluorophore和quencher的存在。
用DNase處理TaqMan探針,校驗熒光是否增強(qiáng)。
必要的話設(shè)計和合成探針。
靈敏度低
須在比預(yù)期更高的循環(huán)中檢出產(chǎn)物(Ct滯后)
初始模板RNA不充分
增加模板RNA的濃度;使用10ng-1µg的總RNA
RNA被損害和降解
必要的話更換RNA
RNAse污染
維持無菌條件;加入RNase抑制劑
無效的cDNA
通過增加70%乙醇清洗的次數(shù)來去除制備RNA過程中的抑制劑
無效的PCR擴(kuò)增
注意:反轉(zhuǎn)錄的抑制劑包括SDS、EDTA、胍鹽、甲酰胺、磷酸鈉和亞精胺。
調(diào)整cDNA合成溫度或引物設(shè)計
檢測使用儀器
擴(kuò)增儀溫度檢查和熒光儀器溫度和信號檢查,是整體滯后還是個別孔滯后
PCR忠實性:PCR在產(chǎn)物序列中引入了錯誤
采用熒光探針法
增加結(jié)果特異性和產(chǎn)物的忠實性
循環(huán)數(shù)太多
降低循環(huán)數(shù)。
四種dNTP的濃度不同
制備新的dNTP混合物,四種核苷濃度相同。使用預(yù)混合物。
 
其他問題:
1)、文獻(xiàn)上找到的引物和探針序列能否直接使用?


 

通常國外的文獻(xiàn)可信度比較高,可直接使用;但為了保險起見,用blast對引物探針的序列進(jìn)行必要的驗證;或者再進(jìn)一步用primer軟件對引物探針的二級結(jié)構(gòu)和退火溫度進(jìn)行分析,這樣更有利于您對整個實驗的把握。
2)、在實驗之前要進(jìn)行哪些準(zhǔn)備工作?
首先要不加探針做常規(guī)的PCR實驗,驗證引物是否工作、模板是否降解、模板純度是否合適,可以采用《通用PCR Master Mix 試劑盒》來縮短該過程。
3)、標(biāo)本的采集和處理應(yīng)該注意什么問題?
根據(jù)實驗要求和目的,有針對性采集病灶部位的標(biāo)本;采集好的標(biāo)本,根據(jù)每次實驗用量,用凍存管分成幾小份,放在-80℃保存,以免反復(fù)凍融;標(biāo)本通常分成3類,如細(xì)胞組織、分泌物、血清全血;如果是血清,不能有融血現(xiàn)象的發(fā)生,否則會影響PCR的擴(kuò)增;如果是全血,不用EDTA作為抗凝劑,選用檸檬酸作為抗凝劑,否則會影響PCR的擴(kuò)增;如果是組織,用蛋白酶K消化;如果是提RNA的標(biāo)本,更應(yīng)該防止反復(fù)凍融和保持標(biāo)本的新鮮。
4)、在做熒光定量實驗時要注意些什么呢?
見產(chǎn)品操作注意事項。
5)、如果出現(xiàn)污染該怎么辦?
以替換法確定污染從何而來,對癥下藥,值得注意的是,因熒光定量PCR的敏感度,從防止污染的角度出發(fā),在體系中加有dUTP,一旦出現(xiàn)污染現(xiàn)象,可以用UNG酶消除;同時將實驗室分成4個區(qū),即試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增反應(yīng)混合物配制、擴(kuò)增和產(chǎn)物分析區(qū)。
 
 


 

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