pcr是聚合酶链式反应(polymerase chain reaction)的简称,是一种体外扩增特定dna片段的分子生物学技术。pcr的常见种类分述如下:
1、普通pcr
普通pcr即一代pcr,使用普通pcr扩增仪扩增靶基因,并通过琼脂糖凝胶电泳对产物进行定性分析。
2、实时荧光定量pcr(quantitative real-time pcr, qpcr)
实时荧光定量pcr,也叫real-time pcr,即二代pcr,是指在pcr扩增反应体系中加入荧光染料或者荧光基团,在整个pcr过程中通过收集荧光信号实时监测每一个循环中扩增产物量的变化,最后通过标准曲线和ct值对待测样品进行定量分析。qpcr常用的有两种方法:sybr green法和taqman探针法。
①荧光染料法(sybr green):sybr green ⅰ是荧光定量pcr中zui常用的荧光染料,它能与所有的双链dna结合。在pcr反应体系中,加入sybr green ⅰ,它就会在过程中与双链dna结合,从而产生荧光信号。因此,反应中发出的全部荧光信号就会与反应中双链dna的量呈正比,荧光强度也会随着产物的增加而增加。但是由于染料与双链dna是非特异性结合,因此可能产生假阳性的结果。
优点:价格相对较低;使用方便;对dna模板没有选择,通用性好;检测灵敏度高。
缺点:可能产生假阳性结果,需要通过熔解曲线分析识别扩增产物的特异性;需要不断优化反应体系以降低非特异性扩增;不适合进行多重qpcr检测。
②荧光探针法(taqman技术):taqman探针是最早用于定量的方法,也是临床检测中zui常用的检测方法。pcr扩增时,加入一对引物的同时再加入一个特异性的荧光探针。该探针是一个寡核苷酸,5'端标记一个荧光报告基团(reporter, r),3'端标记一个淬灭基团(quencher, q)。当探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收,以至于无法检测到荧光信号;而当pcr扩增时(在延伸阶段),探针会被taq酶的5'→3'外切酶活性酶切降解,使报告基团和淬灭基团分离,报告基团发射底的荧光不会再被吸收,从而可以在荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一条dna,就形成一个荧光分子,pcr产物的形成与荧光分子的形成wan全同步,pcr产物越多,荧光信号累积的越多,荧光强度越大。
优点:检测特异性强;灵敏度高;适合进行多重qpcr检测;pcr后续无需处理,节省时间和原料成本。
缺点:需要根据不同的序列,合成不同的探针;探针的水解依赖taq酶外切酶的活性,定量时容易受试剂和酶性能影响;淬灭难以完,本底较高;检测结果很难判断实际的扩增特性。
注:多重pcr,也称多重引物pcr或复合pcr,是在一个反应体系中加入两对以上引物,同时扩增出多个核酸片段
的一种新型pcr扩增技术。
3、数字pcr(digital pcr, dig-pcr, dpcr)
数字pcr即三代pcr,是对原始pcr的另一种改进,是一种能够实现核酸绝对定量的精准检测技术,基于泊松分布原理将核酸样品分配到大量独立、平行的微反应单元(纳升级)中,使每个反应室中平均只有一个拷贝或者没有目标dna分子,然后加入荧光信号进行扩增,从而实现靶标核酸分子的绝对计数,提高检测灵敏度和准确度。
4、逆转录pcr(reversetranscription-pcr,rt-pcr)
逆转录pcr也叫反转录pcr,将rna的反转录(rt)和cdna的聚合酶链式扩增相结合,是pcr的一种广泛应用的变形。在rt-pcr中首先经反转录酶将一条单链rna逆转录成cdna,再以cdna为模板,扩增合成目的片段。作为模板的rna可以是总rna、mrna或体外转录的rna产物。无论使用何种rna,关键是确保rna中无rna酶和基因组dna的污染。rt-pcr技术灵敏且应用广泛,可用于检测细胞中基因表达水平,细胞中rna病毒的含量和直接克隆特定基因的cdna序列。一般通过一步法或两步法进行,一步法是rt反应和pcr反应在同一试管中进行;而在两步法中两个反应是分开依次进行的。
5、实时荧光定量逆转录pcr(real-time rt-pcr,rt-qpcr)
real-time rt-pcr是qpcr和rt-pcr的组合,其中的“rt”是reverse transcription(逆转录)的意思,所以rt-qpcr就是结合了荧光定量技术的逆转录pcr,即以mrna或总rna为模板,先反转录得到cdna,再以cdna为模板,通过荧光定量pcr进行定量检测分析。因为rt-pcr只可以定性,但不能进行定量分析。与rt-pcr一样,rt-qpcr定量分析rna也有两种方法:一步法和两步法。两种方法都需要先将rna反转录为cdna,然后再将其作为qpcr扩增的模板,只是一步法中的rt和qpcr在同一试管中进行,两步法中的rt和qpcr是按顺序分开进行。