荧光实时定量PCR技术(real-time quantitative PCR,qPCR)是现代分子生物学领域中最为重要且广泛应用的核酸定量检测技术。成功的PCR实验依赖于严谨的实验设计和规范的操作流程。为了确保实时荧光定量PCR分析的准确性,必须对部分实施环节进行优化,以确保所有反应参数的精确设置。尽管PCR操作相对简单,但在实验过程中常常会遇到各种问题。接下来,我们将详细探讨PCR实验中的一些常见问题及解决方案。
01. 当没有Ct值时的排查
如果实验结果未能获得Ct值,需要检查以下几个方面是否存在问题:
- 循环数不足(通常不超过45个循环,这样不仅会提高背景值,还会导致定量不准确)。
- PCR程序设置错误,特别是荧光信号检测步骤的设置。例如,SG法一般在72℃延伸时采集,而TaqMan法多在退火或延伸结束时采集。此外,要确认荧光采集选项是否已启用。
- 引物或探针可能已降解,这可以通过PAGE电泳检测。
- 模板量减少或样本量不足,使用量不应超过500ng,具体依赖于试剂盒说明书。对于未知浓度的样本,应从系列稀释样本的高浓度开始。
- 引物和探针的合理性,特别是在引物设计上要确保跨越内含子,以实现基因组DNA的有效扩增。
02. 标准曲线不佳
标准曲线的线性关系不佳(R²<0.9)可能由以下原因引起:
- 标准品稀释或加样失误,导致标准品未形成梯度。
- 标准品可能降解。避免标准品的反复冻融,可将高浓度DNA模板分装,存储于-20℃或-80℃以保持其稳定性。
- 引物或探针的质量不佳,可能需要重新设计更稳定的引物或探针。
- 反应体系中是否存在抑制物,模板浓度不宜过高,通常建议为50—500ng。
03. Ct值过晚的原因
在相对定量中,Ct值最好控制在15—25之间;在绝对定量中,低拷贝数样品的Ct值可能增大,但不宜超过40循环。判断Ct值是否过晚需结合实验设计来分析。需要注意的事项包括:
- 扩增效率较低,引物或探针之间的比例不合适,需要优化。
- PCR程序设置不当,尝试三步法进行反应,或优化退火和延伸温度。
- MgCl₂浓度不合适,应适当调整其浓度。
- PCR产物长度超出500bp时,需重新设计。
- 模板中可能存在抑制物,应选用高纯度的模板进行PCR检测。
04. 熔解曲线峰不特异的解决方案
如果熔解曲线的峰不特异,可能源于以下问题:
- 引物设计不足,需避免引物二聚体及发夹结构。
- 模板中有基因组污染,在RNA提取时需避免引入基因组DNA。
- 离子浓度可能不合适,尝试降低镁离子浓度或使用更合适的试剂盒。
05. 阴性对照扩增信号出现的调查
若阴性对照中出现扩增信号,需排查可能存在的交叉污染:
- 引物设计不合理,需避免二聚体和发夹结构。
- 引物浓度不适宜,需调整引物的浓度比例。
- 镁离子浓度可能过高,应进行适当调整或更换试剂盒。
- RNA提取过程可能导致基因组DNA污染。
- 操作过程中可能存在交叉污染,建议更换环境及所有相关试剂。
06. 扩增曲线异常问题的排查
如果扩增曲线出现异常,如“S”型曲线,则可能由以下因素引起:
- 模板浓度过高或已降解。
- 荧光染料可能已降解。
- 操作过程中应确保使用新手套,避免污染。
- 液体的挥发问题,确保耗材的密封性。
- 气泡问题,可能由于移液时产生的操作失误。
07. 扩增效率低的原因
当面对所有基因,特别是内参基因难以获得良好扩增信号时,请考虑以下因素:
- 反应试剂中某些成分的比例是否最优,同时检查荧光染料是否降解。
- 反应条件可重新优化,如降低退火温度或延长退火时间。
- 反应体系中存在PCR反应抑制物,使用模板温和稀释以减少抑制物影响。
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