前言:
分子生物學(xué)研究中,實時定量PCR(qPCR)是強(qiáng)大工具,可精確測量特定DNA序列數(shù)量,其定量能力對基因表達(dá)分析等領(lǐng)域至關(guān)重要,能助我們理解基因表達(dá)量及確定病原體數(shù)量。
qPCR定量方法分absoiute定量和相對定量,本文將探討其定義、實驗設(shè)計、應(yīng)用場景及實際研究中的選擇應(yīng)用。
01

qPCR的absoLute定量
定義
absolute定量直接測量目標(biāo)分子拷貝數(shù),不依賴參照基因表達(dá)水平,通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線確定樣本中目標(biāo)分子absolute數(shù)量,適用于需知確切分子表達(dá)的情況。
實驗設(shè)計
標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:準(zhǔn)備與目標(biāo)分子大小和GC含量相似的 核酸序列作標(biāo)準(zhǔn)品,進(jìn)行系列稀釋,對各稀釋度標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行qPCR反應(yīng)并記錄Ct值,以濃度對數(shù)為橫坐標(biāo)、Ct值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,確保線性良好、R2值接近1。

實驗操作步驟:從組織等提取DNA/RNA,配置含DNA/RNA模板等的反應(yīng)體系,在qPCR儀器上反應(yīng)并記錄目標(biāo)基因和標(biāo)準(zhǔn)品Ct值,用標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣本中目標(biāo)分子absolute拷貝數(shù)。

應(yīng)用場景
病毒載量測定:在病毒感染研究中,absolute定量可直接測量病毒基因拷貝數(shù)估算病毒載量。
基因拷貝數(shù)變異分析:在遺傳學(xué)研究中,absolute定量能精確測量特定基因拷貝數(shù),助研究人員識別與疾病相關(guān)的基因拷貝數(shù)變異。
02

qPCR的相對定量
(一)、定義
相對定量通過比較目標(biāo)基因與參照基因表達(dá)水平定量,無需知道目標(biāo)分子sbsolute拷貝數(shù),用內(nèi)參基因標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)基因表達(dá)量以消除實驗變異,廣泛用于基因表達(dá)分析。 特別是在比較不同樣本或不同條件下基因表達(dá)變化的研究中。

(二)、相對定量的實驗設(shè)計
內(nèi)參基因的選擇:選擇合適內(nèi)參基因是相對定量成功關(guān)鍵,其應(yīng)在所有樣本中穩(wěn)定表達(dá),不受實驗條件影響。選擇標(biāo)準(zhǔn)為穩(wěn)定性(表達(dá)在不同樣本和條件下保持穩(wěn)定)、相似的表達(dá)水平(與目標(biāo)基因相似以減少定量誤差)、無干擾(不應(yīng)與目標(biāo)基因存在交叉反應(yīng))。常用內(nèi)參基因有管家基因,如β - actin、GAPDH等,在大多數(shù)細(xì)胞類型中表達(dá)穩(wěn)定。

ΔΔCT方法:是常用相對定量分析方法,通過比較目標(biāo)基因和內(nèi)參基因的Ct值計算相對表達(dá)量。
計算過程為:先計算ΔCT(目標(biāo)基因Ct值與內(nèi)參基因Ct值之差),再選一個樣本作對照組,計算其他樣本與對照組的ΔCT差值得ΔΔCT,最后用2^ - ΔΔCT公式計算相對表達(dá)量。

(三)、相對定量的應(yīng)用場景
基因表達(dá)分析:相對定量可助研究人員了解特定基因在不同條件下的表達(dá)變化。操作步驟包括樣本收集、RNA提取、cDNA合成、qPCR反應(yīng)、數(shù)據(jù)分析(用ΔΔCT方法)。
條件變化下的表達(dá)差異分析:相對定量在比較不同條件下基因表達(dá)差異中很重要,如藥物處理、疾病狀態(tài)等。應(yīng)用示例有評估藥物分子作用機(jī)制(比較藥物處理前后基因表達(dá)變化)、尋找潛在生物標(biāo)志物(分析疾病與正常狀態(tài)下基因表達(dá)差異)。

03

absolute定量與相對定量比較與選擇
1
提優(yōu)缺點比較
sbsolute定量優(yōu)點:精確性高,能提供目標(biāo)分子精確拷貝數(shù),適用于需具體數(shù)值的研究;直接測量,不依賴內(nèi)參基因,減少因內(nèi)參選擇不當(dāng)帶來的誤差
缺點:操作復(fù)雜,需制備和分析標(biāo)準(zhǔn)曲線,增加實驗復(fù)雜性和時間成本;成本較高,標(biāo)準(zhǔn)品制備需額外成本和時間。
相對定量優(yōu)點:操作簡便,不需要制備標(biāo)準(zhǔn)曲線。 優(yōu)點:簡單,可通過選合適內(nèi)參基因適應(yīng)不同實驗條件。
缺點:依賴內(nèi)參基因,結(jié)果準(zhǔn)確性取決于其穩(wěn)定性,表達(dá)不穩(wěn)定會影響結(jié)果;相對測量可能因內(nèi)參選擇不當(dāng)引入誤差。
2
選擇依據(jù)
實驗?zāi)康模?/strong>需知目標(biāo)基因確切拷貝數(shù)(如病毒載量測定、基因拷貝數(shù)變異分析)選absolute定量;比較不同樣本或條件下基因表達(dá)變化(如基因表達(dá)分析、條件變化下表達(dá)差異分析)選相對定量。
樣本類型和數(shù)量:稀有或珍貴樣本,absolute定量更合適,能提供更精確測量;處理大量樣本,相對定量更高效,可簡化實驗流程。
3
Best實踐建議
實驗設(shè)計建議:制備標(biāo)準(zhǔn)曲線用與樣本來源相似標(biāo)準(zhǔn)品提高定量準(zhǔn)確性;選在實驗條件下表達(dá)穩(wěn)定、無顯著變化的內(nèi)參基因;至少進(jìn)行三次重復(fù)實驗確保結(jié)果可靠、可重復(fù)。
數(shù)據(jù)分析建議:相對定量中對數(shù)據(jù)適當(dāng)歸一化處理減少技術(shù)變異影響;解釋結(jié)果時考慮實驗設(shè)計、樣本處理和數(shù)據(jù)分析各步可能引入的變異;用專業(yè)數(shù)據(jù)分析軟件提高分析準(zhǔn)確性和效率。

