實時熒光定量PCR(quantitative PCR, qPCR)通過對PCR擴增反應中的每一個循環(huán)產物熒光信號的實時監(jiān)測從而實現對起始模板的定性及定量分析。目前它主要通過兩種方式——熒光染料或者熒光標記的探針對PCR產物進行標記跟蹤,實時在線監(jiān)控反應過程,并結合相應的軟件對產物進行分析,計算待測樣品模板的初始濃度。下面對qPCR產物標記跟蹤兩種方式分述:
一、熒光染料法
在PCR反應體系中,加入過量熒光染料,該染料只與雙鏈DNA小溝結合,并不與單鏈DNA鏈結合,而且在游離狀態(tài)不發(fā)出熒光,只有摻入DNA雙鏈中才可以發(fā)光,因此,在PCR體系中,隨著特異性PCR產物的指數擴增,每個循環(huán)的延伸階段,染料摻入雙鏈DNA中,其熒光信號強度與PCR產物的數量呈正相關。
熒光染料包括飽和熒光染料和非飽和熒光染料,非飽和熒光染料的典型代表就是現在zuì常用的SYBR GreenⅠ,EvaGreen、SolisGreen屬于飽和熒光染料。非飽和熒光染料在濃度高的時候會對PCR過程產生抑制,所以在熒光定量實驗時使用濃度稍低,染料不能占據DNA雙鏈上的所有位置。當PCR隨著溫度上升,雙鏈逐漸解鏈,染料會從已解開的單鏈上脫落,然后結合到臨近的尚未解鏈的雙鏈中去繼續(xù)發(fā)熒光。這種染料重排導致在較小的溫度變化內,雖然DNA雙鏈的解鏈過程不同,但熒光值是幾乎不變的,也就是說,其溶解曲線不能精確反應雙鏈的解鏈情況。
所以,對于非飽和染料,其溶解曲線分辨率相對較低,只能區(qū)分特異性的產物,不能分辨單堿基的差異。飽和熒光染料在DNA雙鏈中所有可結合位點內都會有染料分子存在,染料與DNA的結合呈飽和狀態(tài),隨著溫度上升,在雙鏈解鏈、染料脫離過程中,未解鏈的雙鏈部分不存在染料可以結合的位點,染料不能發(fā)生重排。所以使用飽和染料制作的溶解曲線分辨率很高,可以精確反映DNA雙鏈隨著溫度的解鏈情況,精度可以達到單堿差異的區(qū)分。
二、熒光標記的探針法
PCR擴增時,加入一對引物的同時再加入一個特異性的熒光探針。該探針為一直線型的寡核苷酸,兩端分別標記一個熒光報告基團和一個熒光淬滅基團, 探針完整時,報告基團發(fā)射的熒光信號被淬滅基團吸收,PCR 儀檢測不到熒光信號; PCR擴增時(在延伸階段),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(jiān)測系統(tǒng)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wán全同步,這也是定量的基礎所在。
染料法VS探針法:
1.探針法通過探針可以增加反應收集信號的特異性,只有探針結合的片段上發(fā)生擴增才能收集到信號,探針法能夠用多重體系反應,能夠預測和提前進行反應條件的優(yōu)化,缺點是要合成探針,成本高
2.染料法經濟實惠,可以做溶解曲線,分析全部PCR產物的TM值,缺點就是特異性沒有探針法好。