实时荧光定量PCR-肖晓秋2010-11-12.ppt

实时荧光定量PCR技术的原理及应用 RealtimeQuantitativePCR 肖晓秋重庆医科大学生命科学研究院 讲座提纲 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍实时荧光定量技术的应用 实时荧光定量PCR定义 在PCR反应体系中加入荧光基团 利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程 最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法 实时荧光定量PCR原理 实时原理 常规PCR技术 对PCR扩增反应的终点产物进行定量和定性分析 无法对起始模板准确定量 无法对扩增反应实时检测 实时定量PCR技术 利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化 通过Ct值和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析 实时荧光定量PCR原理 实时原理 实时荧光定量PCR原理 定量原理 介绍三个概念 扩增曲线 荧光阈值 Ct值 如何对起始模板定量 通过Ct值和标准曲线对起始模板进行定量分析 实时荧光定量PCR原理 扩增曲线 扩增曲线图 横坐标 扩增循环数 Cycle 纵坐标 荧光强度每个循环进行一次荧光信号的收集 实时荧光定量PCR原理 荧光阈值 荧光信号阈值 threshold 前15个循环信号作为荧光本底信号 baseline 即样本的荧光背景值和阴性对照的荧光值荧光域值的缺省设置是3 15个循环的荧光信号的标准偏差的10倍手动设置 原则要大于样本的荧光背景值和阴性对照的荧光最高值 同时要尽量选择进入指数期的最初阶段 并且保证回归系数大于0 99真正的信号 荧光信号超过域值 实时荧光定量PCR原理 Ct值 Ct值的定义 PCR扩增过程中 扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数 实时荧光定量PCR原理 Ct值的重现性 Ct值的特点 相同模板进行96次扩增 终点处产物量不恒定 Ct值则极具重现性 实时荧光定量PCR原理 定量原理 实时荧光定量PCR原理 定量原理 实时荧光定量PCR原理 标准曲线 模板DNA量越多 荧光达到域值的循环数越少 即Ct值越小Log浓度与循环数呈线性关系 通过已知起始拷贝数的标准品可作出标准曲线 根据样品Ct值 就可以计算出样品中所含的模板量 确定未知样品的C t 值通过标准曲线由未知样品的C t 值推算出其初始量 实时荧光定量PCR原理绝对定量 讲座提纲 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍实时荧光定量PCR实验设计及应用 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍实时荧光定量PCR实验设计及应用 非特异性荧光标记 1 SYBRGreen特异性荧光标记 2 TaqMan3 MolecularBeacon 实时荧光定量PCR原理 DNA产物的荧光标记 实时荧光定量PCR方法1 SYBRGreen法 SYBRGreen SYBRGreen法工作机理 SYBRGreen能结合到双链DNA的小沟部位 SYBRGreen只有和双链DNA结合后才发荧光变性时 DNA双链分开 无荧光复性和延伸时 形成双链DNA SYBRGreen发荧光 在此阶段采集荧光信号 SYBRGreen 实时荧光定量PCR原理SYBRGreenI工作原理 实时荧光定量PCR原理SYBRGreenI熔解曲线分析 实时荧光定量PCR原理SYBRGreenI融解曲线分析 将温度与荧光强度的变化求导 dI dT Tm SYBRGreen法融解曲线分析 融解曲线分析 单一峰无非特异性荧光定量准确 融解曲线分析 出现杂峰其他产物出现非特异性荧光 因此定量不准确 Cyclenumber SYBRGreen法定量原理 模板DNA量越多 荧光达到域值的循环数越少Log浓度与循环数呈线性关系 根据样品Ct值 就可以计算出样品中所含的模板量 SYBRGreen法 PCR反应的建立 反应体系的建立及优化 SYBRGreen使用浓度 太高抑制Taq酶活性 太低 荧光信号太弱 不易检测Primer 引物的特异性高 否则扩增有杂带 定量不准MgCl2的浓度 可以降低到1 5mM 以减少非特异性产物反应Buffer体系的优化反应温度和时间参数 由酶和引物决定其他与常规PCR相同 SYBRGreen法应用范围 起始模板的测定基因型的分析融解曲线分析 可以优化PCR反应的条件 对常规PCR有指导意义 如对primer的评价 可以区分单一引物 引物二聚体 变异产物 多种产物 SYBRGreen法优缺点 实时荧光定量PCR方法2 TaqMan法 TaqMan 水解型杂交探针 5 端标记有报告基团 Reporter R 如FAM VIC等3 端标记有荧光淬灭基团 Quencher Q 探针完整 R所发射的荧光能量被Q基团吸收 无荧光 R与Q分开 发荧光Taq酶有5 3 外切核酸酶活性 可水解探针 TaqMan法工作原理 每扩增一条DNA分子 释放一个荧光信号 可以在循环过程中任一点检测荧光 TaqMan法PCR反应的建立 1 引物 探针的设计 探针Tm为68 70 30bp 5 不能有G G可能会淬灭荧光素 引物尽量靠近探针 扩增片段 400bp 引物Tm为59 60 2 反应参数的确定 一般为 94 10 20S60 30 60S Taq酶5 3 外切核酸酶活性在60 最高 也可通过温度梯度优化退火温度72 45S 3 优化引物和探针浓度 获得最小Ct值 信号 背景比值的最大值引物浓度 50 900nM探针浓度 50 250nM4 其他与常规PCR相同 TaqMan法优缺点 讲座提纲 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍实时荧光定量PCR实验设计及应用 实时荧光定量PCR原理实时荧光定量PCR的几种方法介绍实时荧光定量PCR实验设计及应用 绝对定量 AbsoluteQuantification AQ 病原体检测转基因食品检测基因表达研究 相对定量 RelativeQuantification RQ 基因在不同组织中的表达差异药物疗效考核耐药性研究 实时荧光定量PCR法 绝对定量与相对定量 绝对定量与相对定量的定义 绝对定量通过标准品定量 绝对定量的标准样品 已知拷贝数的质粒DNA 做系列稀释 标准样品的种类 含有和待测样品相同扩增片段的克隆质粒 含有和待测样品相同扩增片段的cDNA PCR的产物 绝对定量 从荧光到拷贝数 实时荧光定量PCR法 相对定量通过内标定量 内标 EndogenousControl 通常是 actin GAPDH基因等看家基因在细胞中的表达量或在基因组中的拷贝数恒定 受环境因素影响小内标定量结果代表了样本中所含细胞或基因组数量 实时荧光定量PCR法 相对定量 参照因子Calibrator 实时荧光定量PCR法 相对定量分析方法1 Ct 前提 目标序列和内参序列的扩增效率接近100 且偏差在5 以内 1 用内参基因的Ct值归一目标基因的Ct值 Ct test Ct target test Ct ref test Ct calibrator Ct target calibrator Ct ref calibrator 2 用校准样本的 Ct值归一试验样本的 Ct值 Ct Ct test Ct calibrator 3 计算表达水平比率 2 Ct 表达量的比值 实时荧光定量PCR法 相对定量分析方法2 双标准曲线法 实时荧光定量PCR法 实验要素1 样品 DNA纯度 OD260 OD280 1 8 1 6 2 0之间 DNA用量 0 05ng 100ng RNA纯度 OD260 OD280 2 0 cDNA用量 1 100ng总RNA反转录的cDNA取1uL 实时荧光定量PCR法 实验要素2 标准品 实时荧光定量PCR法 实验要素2 标准品 标准品梯度稀释方法 复管测试 样品和标准品都要重复 重复次数须遵循统计学要求 实时荧光定量PCR法 实验要素3 重复 实时荧光定量PCR法TaqMan法举例 TaqMan法研究ERBB2在乳腺肿瘤组织标本中的表达差异 TaqMan法举例标记探针 使用TaqMan探针进行双通道荧光定量 Fam标记目标基因探针VIC标记看家基因探针 TaqMan法举例材料准备 从正常乳腺组织中提取的总RNA从乳腺癌组织中提取的总RNA含ERBB2andGAPDH的质粒用于生成标准曲线单双通道同时进行 独立分析ControlsnoRNA 阴性对照RNA noreversetranscriptase 基因组对照 TaqMan法举例癌症标记物表达 TaqMan法举例实验结果定量 Copiesng lTotalRNA TaqMan法举例实验结果定量分析 ERBB2copies GAPDHcopies 1095 95500 0 0111052 85730 0 012 2130 136000 0 0172492 130800 0 019 HealthyRNA TumorRNA 0 0115 0 018 Copiesng