荧光定量PCR(Real-time PCR)是一种先进的生物医学技术,通过在PCR扩增反应中引入荧光基团,实时监测每个扩增循环中的产物荧光信号,从而对未知模板进行定量分析。以探针法荧光定量PCR为例,在PCR扩增过程中,加入一对引物和一个特异性的荧光探针,探针的两端分别标记有报告荧光基团和淬灭荧光基团。在反应开始时,探针与DNA单链结合,报告基团的荧光信号被淬灭基团吸收,因此无法检测到荧光信号;随着PCR的进行,Taq酶会切割探针,释放出报告荧光基团,使得荧光监测系统能够检测到信号,随着每条DNA链的扩增,荧光信号也随之积累。
传统PCR检测需要染色和电泳分离,主要用于定性分析,难以实现准确定量,且容易出现假阳性,限制了应用范围。而实时定量PCR技术则兼具高度灵敏性、特异性和可靠性,并且具备自动化和无污染的优点,逐步取代传统PCR。
在PCR扩增的最初几个循环中,荧光信号变化较小,形成一条接近直线的基线。这条基线可以自动生成或手动设置。随后,反应进入指数扩增期,这一阶段扩增曲线重复性极高。在此期间,可以设定一条荧光阈值线,通常将其设置为荧光信号在3-15个周期的标准偏差的10倍。每个反应管内荧光信号达到设定阈值的循环数称为CT值,该值与起始浓度的对数存在线性关系,且具有再现性。
CT值的主要意义在于用于计算目标基因的表达量,其中涉及绝对定量和相对定量两个概念。绝对定量旨在测定目标基因在样本中的分子数(通常指拷贝数),而相对定量则是测定目标基因在多个样本中的相对比例,无需了解每个样本的拷贝数。尽管CT值可用于计算这两种定量结果,但绝对定量需要使用已知拷贝数的标准品进行标准曲线的绘制。由于绝对标准品制作难度大,许多实验室选择相对定量方法来计算相对基因表达量。
自荧光定量PCR技术问世以来,其在生物医学领域的应用不可忽视,涉及多个重要领域:
- 核酸定量分析:用于传染性疾病的定量和定性分析,如甲型H1N1流感、转基因动植物基因拷贝数及RNAi基因失活率的检测。
- 基因表达差异分析:比较处理后不同样本中目标基因的表达差异,验证cDNA芯片或差异表达结果。
- SNP检测:检测单核苷酸多态性,利于研究个体对不同疾病的易感性和对特定药物的反应。
- 甲基化检测:在研究癌症和其他疾病中,运用Methylight技术区分甲基化和非甲基化DNA,具有高灵敏度。
- 产前诊断:通过实时荧光定量PCR检测胎儿DNA,以减少因遗传性疾病导致的病婴出生,是一种安全有效的无创性方法。
- 病原体检测:灵敏度高,样本需求少,快速便捷地对多种病原体进行定量检测。
- 药物疗效评估:通过分析HBV和HCV的病毒量与药物疗效的关系,提供临床治疗参考。
- 肿瘤基因检测:可有效筛查与致癌相关的基因突变和癌基因表达,广泛应用于肿瘤的早期诊断。
由此可见,荧光定量PCR在生物医学领域的应用十分广泛且具有重要价值。尤其是在分析遗传信息、检测病原体和评估治疗效果等方面的贡献,使其成为现代生物技术中不可或缺的工具。随着技术的不断进步,尊龙凯时人生就博将继续推动这一领域的发展,帮助科研人员和医生提供更可靠的实验和临床结果。