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熒光定量PCR儀原理

閱讀:3685      發布時間:2016-5-18
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熒光定量PCR儀技術原理

將標記有熒光素的Taqman探針與模板DNA混合后,完成高溫變性,低溫復性,適溫延伸的熱循環,并遵守聚合酶鏈反應規律,與模板DNA互補配對的Taqman探針被切斷,熒光素游離于反應體系中,在特定光激發下發出熒光,隨著循環次數的增加,被擴增的目的基因片段呈指數規律增長,通過實時檢測與之對應的隨擴增而變化熒光信號強度,求得Ct值,同時利用數個已知模板濃度的標準品作對照,即可得出待測標本目的基因的拷貝數。

Ct 值

Ct值(Cycle threshold,循環閾值)的含義為:每個反應管內的熒光信號到達設定閾值時所經歷的循環數

(如圖1所示)。

1. 熒光閾值(threshold)的設定

PCR反應的前15個循環的熒光信號作為熒光本底信號,熒光閾值的缺省(默認)設置是3-15個循環的熒光信號的標準偏差的10倍,即:threshold = 10*SDcycle 3-15

2. Ct值與起始模板的關系

每個模板的Ct值與該模板的起始拷貝數的對數存在線性關系,公式如下。

Ct=-1/lg(1+Ex)*lgX0+lgN/lg(1+Ex)

n為擴增反應的循環次數,X0為初始模板量,Ex為擴增效率,N為熒光擴增信號達到閾值強度時擴增產物的量。

起始拷貝數越多,Ct值越小。利用已知起始拷貝數的標準品可作出標準曲線,其中橫坐標代表起始拷貝數的對數,縱坐標代Ct值。因此,只要獲得未知樣品的Ct值,即可從標準曲線上計算出該樣品的起始拷貝數。

 

熒光化學物質

實時熒光定量PCR所使用的熒光物質可分為兩種:熒光探針和熒光染料。現將其原理簡述如下:

1. TaqMan熒光探針:PCR擴增時在加入一對引物的同時加入一個特異性的熒光探針,該探針為一寡核苷酸,兩端分別標記一個報告熒光基團和一個淬滅熒光基團。探針完整時,報告基團發射的熒光信號被淬滅基團吸收;PCR擴增時,Taq酶的5'-3'外切酶活性將探針酶切降解,使報告熒光基團和淬滅熒光基團分離,從而熒光監測系統可接收到熒光信號,即每擴增一條DNA鏈,就有一個熒光分子形成,實現了熒光信號的累積與PCR產物形成*同步。而新型TaqMan-MGB探針使該技術既可進行基因定量分析,又可分析基因突變(SNP),有望成為基因診斷和個體化用藥分析的技術平臺。

2. SYBR熒光染料:在PCR反應體系中,加入過量SYBR熒光染料,SYBR熒光染料非特異性地摻入DNA雙鏈后,發射熒光信號,而不摻入鏈中的SYBR染料分子不會發射任何熒光信號,從而保證熒光信號的增加與PCR產物的增加*同步。SYBR僅與雙鏈DNA進行結合,因此可以通過溶解曲線,確定PCR反應是否特異。

3. 分子信標:是一種在5和3末端自身形成一個8個堿基左右的發夾結構的莖環雙標記寡核苷酸探針,兩端的核酸序列互補配對,導致熒光基團與淬滅基團緊緊靠近,不會產生熒光。PCR產物生成后,退火過程中,分子信標中間部分與特定DNA序列配對,熒光基因與淬滅基因分離產生熒光[2]  。

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