qpcr介绍

2022-05-19

绝对定量看标准品

相对定量看内参


qPCR实验灵敏度非常高,一个条件的不同就可能导致实验结果发生改变。为了增加实验可靠性、重复性,按照同一标准对实验条件进行描述就很有必要了。MIQE就是这一国际化标准。


MIQE的由来:2009年,Stephen A等人发表文章《The MIQE Guidelines:Minimum Information for Publication of Quantitative Real-Time PCR Experiments》,文中规定了qPCR结果想要发表需要提供的最少信息,文章一经发表,就得到了大众的认可,现已成为国际化标准。所以想要发表文章的小伙伴就需要先了解下MIQE内容。


MIQE规定:文章投稿时需要同时提交一个清单。该清单分9个部分、85个参数。其中标记为“E”表示必须(essential),标记为“D”表示建议(desirable)。(点击查看清单)


RT-qPCR通常分为以下五个步骤:1. 样本采集、处理和制备;2. 核酸质量控制;3. 反转录;4. qPCR;5. 数据分析。下面,我们看下每一步所需信息。


1.样本采集、处理和制备

1.采集:来源是哪个物种、器官、组织。并对样本进行简要说明。例如:肿瘤样本描述肿瘤细胞组成比例。

2.处理:提取RNA是用新鲜组织还是冰冻组织,如果冰冻,是如何冰冻的,冻了多长时间。

3.制备:样本如何均质化的,样品目标密度、生理状态、遗传复杂性如何,处理了多少生物量。

2.核酸的质量控制

1.提取:操作环境、试剂、耗材中有无RNase。

2.定量:用何种方法做定量,量是多少。一篇文章中需要用同一种方法来定量RNA。

3.gDNA去除:描述gDNA污染程度。RNA样本是否经过DNase处理(包括DNase类型和反应条件)。

4.质量评估:质量评估方法和结果。推荐使用凝胶电泳或者微流控芯片rRNA分析。

5.杂质残留:杂质残留检测结果。例如:通过稀释样本做反转录来检测PCR抑制剂的存在,或者使用SPUD等抑制试验。

3.反转录

必须要详细描述逆转录的方法和试剂。包括:RNA模板量,引物种类,酶的类型与数量,反应体系以及反应的时间和温度。

4.qPCR


1.基因信息:

基因的数据库登陆信息,目标核酸的结构(如RNA的茎环结构)。目的基因的长度。

2.引物信息:序列和浓度,结合位点。

3.染料或探针:染料种类、探针序列等。

4.实验设计:内参基因的选择、复孔数、阴性阳性对照。

5.反应体系及反应条件:聚合酶的名称和浓度,模板量,缓冲液化学组成,反应体系总量,反应温度及循环数。

6.仪器耗材:塑料耗材的透明度如何,反应容器为单一管、带还是板,制造商是哪家。当使用板时,还需提供板的密封方法。

5.数据分析

数据分析包括审查原始数据,评估质量和可靠性,以及结果分析。在做数据分析时需要提供如下信息:

1.标准曲线:对每一对引物制作标准曲线来分析扩增效率。

2.实验组和对照组的Cq值

3.数据计算方法和归一化方法

4.数据重复性如何

5.统计方法和计算软件

6.术语统一

1.qPCR指的是实时荧光定量PCR,RT-qPCR指反转录qPCR;

2.用于归一化的基因叫做参考基因,而不是管家基因;

3.TaqMan 探针应该被称为水解探针;

4.FRET是荧光共振能量转移探针(fluorescence resonance energy transfer probe)的总称,LightCycler-type探针应称为双杂交探针。

5.不用单词“quantitation”,而使用“quantification” ;

6.描述用于量化的PCR循环数不用Ct、Cp及TOP等单词,建议使用“Cq”来描述。

结语

MIQE指南提供了发表被认可的 RT-qPCR 实验结果所需考虑的所有参数,本篇文章仅罗列了其中的关键条目,作为了解MIQE的引子。鼓励大家深度阅读原文,以期获得理想的实验结果。

为了研究RNA的功能,通常通过逆转录(RT)将RNA转化为更稳定的互补DNA(cDNA)。cDNA可通过克隆、PCR和测序等技术研究RNA,因此,逆转录是许多RNA实验工作流程的关键步骤。


逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)

在RT-PCR中,通过逆转录(RT)将RNA转化为cDNA,然后通过聚合酶链式反应(PCR)扩增cDNA(图1)。利用cDNA扩增步骤,有望对初始RNA进行进一步研究,即便RNA样本数量有限或低丰度表达。RT-PCR的常见应用包括表达基因检测、转录物变异检测,以及克隆和测序用cDNA模板制备。


Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)

图1. 逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)。RT =逆转录,RTase =逆转录酶

由于逆转录可为PCR扩增和下游实验提供cDNA模板,因此,它是实验成功的关键步骤之一。选定的逆转录酶应对所有样本均具有最高效率,即便是难转录RNA样本,如降解、抑制剂残留或具有高度二级结构的RNA样本。


一步法和两步法是两种最常用的RT-PCR方法,每种方法都具有各自的优缺点(图2)。


顾名思义,一步法RT-PCR在单个反应管中将第一链cDNA合成(RT)和后续PCR反应结合在一起。该反应设置可简化工作流程、减少结果差异,并将污染的可能性降至最低。一步法RT-PCR简化了大量样本的处理,适用于高通量应用。但是,一步法RT-PCR采用基因特异性引物进行扩增,将分析局限于每个RNA样本中的几个基因。由于反应需兼顾逆转录和扩增条件,因此,一步法RT-PCR在某些情况下可能具有较低的灵敏度和效率。但是,在RT-PCR中使用基因特异性引物,有助于最大化目标cDNA的得率,并最小化扩增背景。

One-step vs. two-step RT-PCR

图2. 一步法和两步法RT-PCR的比较。

两步法RT-PCR包含两个独立反应,首先进行第一链cDNA合成(RT),然后在单个反应管中通过PCR扩增第一步骤中所得cDNA。因此,两步法RT-PCR可用于检测单个RNA样本中的多个基因。RT和PCR反应独立进行,可对每个步骤的反应条件进行优化,使逆转录引物选择(oligo(dT)引物、随机六聚体或基因特异性引物)和PCR反应建立(如DNA聚合酶选择和PCR组分)更灵活。与一步法RT-PCR相比,两步法RT-PCR的缺点包括多个步骤延长了工作流程、增加样本处理和操作步骤以及提高污染和结果变异的可能性。

表1. 对比一步法和两步法RT-PCR


两步法RT-PCR

反应建立   单独优化的逆转录和PCR反应

引    物   oligo(dT)、随机六聚体或基因特异性引物

最佳用途   分析多种基因

优    势   灵活


一步法RT-PCR

反应建立 在同时支持逆转录和PCR的条件下,将两个反应结合在一起

引物 基因特异性引物

最佳用途 分析一种或两种基因;高通量平台

优势 方便,高通量


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