一.基本原理
1.pcr反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
右圖為PCR反應(yīng)曲線(xiàn)(橫坐標(biāo)為循環(huán)數(shù),縱坐標(biāo)表征產(chǎn)物量),不同的曲線(xiàn)代表初始模板量不同的 PCR反應(yīng)。PCR反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)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(kuò)增效率(0≤E≤1),理想狀態(tài)下(即每個(gè)循環(huán)中所有模板均與引物結(jié)合并等到擴(kuò)增),E為1。
實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)綜述
由上圖可知,只有在線(xiàn)性區(qū)段E值才為定值,這樣才能通過(guò)檢測(cè)Cn定量C0,由于終點(diǎn)檢測(cè)不能保證在線(xiàn)性區(qū)段,所以重復(fù)性不好,實(shí)時(shí)檢測(cè)(每個(gè)循環(huán)檢測(cè)一次)技術(shù)解決了這個(gè)問(wèn)題。
2.定量pcr原理
實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)綜述定量pcr是將待測(cè)標(biāo)本與一系列濃度(C0)已知的標(biāo)準(zhǔn)品在同一條件下共同擴(kuò)增,并進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品的檢測(cè)值及已知的C0值作出標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),如右圖(橫作標(biāo)為的C0對(duì)數(shù)值),再根據(jù)待測(cè)標(biāo)本的檢測(cè)值在標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查到待測(cè)標(biāo)本的C0值。
3.信號(hào)產(chǎn)生
目前定量PCR技術(shù)信號(hào)產(chǎn)生都是基于FRET (fluorescence resonance energy transfer)的原理,即在一定波長(zhǎng)的光激發(fā)下,一個(gè)熒光基團(tuán)A發(fā)光,并且被鄰近的另一個(gè)熒光基團(tuán)B吸收,使熒光基團(tuán)B發(fā)光。如檢測(cè)熒光基團(tuán)A,應(yīng)在FRET消除后;如檢測(cè)B,則應(yīng)在FRET發(fā)生時(shí)檢測(cè)。
根據(jù)信號(hào)產(chǎn)生方式的不同可將定量PCR技術(shù)分為三類(lèi):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(shí)時(shí)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(tuán)切去,使之與3’端熒光基團(tuán)分離、熒光淬滅消失,在特定波長(zhǎng)下檢測(cè)5’端熒光基團(tuán)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(guò)程中,兩個(gè)探針與模板雜交(相鄰一個(gè)堿基),發(fā)生FRET,這時(shí)檢測(cè)第二個(gè)熒光基團(tuán)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(guò)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(dǎo)致定量不準(zhǔn)。
Molecular Beacons技術(shù)(上圖C)利用莖環(huán)結(jié)構(gòu)的探針,當(dāng)形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí),發(fā)生熒光淬滅,退火過(guò)程中,探針與模板雜交,熒光淬滅消失,在特定波長(zhǎng)下檢測(cè)5’端熒光基團(tuán)即可表征PCR產(chǎn)物的量。