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实时定量PCR应用中的问题和优化方案
作者:未知 来源:生物秀 时间:2006-9-11

    2. Roche 公司生产的Lightcycler热循环仪,它以能装载20-25ul的毛细硅管作为反应管进行扩增,光源选用冷光源系统,可以减少光源对样本的影响。由二极管发射蓝光激发荧光,并提供三个滤光片,可利用荧光分光测定的原理,同时对一个反应体系的多种荧光进行检测,所以它完全可以进行多重PCR。由于Lightcycler使用了其独特毛细管反应体系和空气快速热循环系统,使样本能在非常短的时间内有效地实现温度变化,从而能在20-30min内快速完成30-40循环,达到样本扩增的目的[12]。Lightcycler通常使用的实验材料主要是SYBRI Green I荧光染料和Taqman荧光探针和杂交探针。虽然Lightcycler有相当多的优点,但是这也有一些不足之处,由于它只提供一个32孔的样品盘,这使得不能在一次进行较多的样本测定。
    3. Bio-rad 公司生产的iCycler iQ:这种仪器提供连续的检测波长调节,程序满足实时数据处理,可以同时在一个反应体系中检测四种荧光信号,由于一批能完成96个样本的测定,所以能提供相对较快的扩增反应。
    4. Strategene公司的MX4000 Multiplex: 这种仪器的检测波长可在350-750nm范围内进行调节,以卤素灯作为激发光源,常选用的实验材料包括Taqman探针、杂交探针和分子信标(molecular beacon),其样品盘的规格有多处可供选择,包括96孔盘、8联管或单管,其程序也提供实时数据分析。
    5. Cepheid公司的Smart Cycler System: 这种仪器正如其名一样具有强大的功能,它有16种反应模式可供选择,而且每种模式都有各自的程序,任一模式不仅能同时检测四种荧光信号,而且不同的使用者可对同一批样品同时运行不同的模式进行检测。Smart Cycler System的这种设计虽然有其优点,但是其缺点也是显而易见的,由于其将样品盘分得过细,所以不利于同时进行较多样品的分析。
    6. Corbert Research 公司的Rotor-Gene: 这种仪器与Lightcycler相比,属于中心型热循环仪,即从反应体系内部进行热变化;其具有双光源系统,蓝光在470nm处激发荧光,绿光在530nm波长激发荧光;具有两种样品盘(32孔和72孔)供选择;可以对多种荧光材料进行测定 。

    荧光材料新进展
    为了满足实时PCR更高敏感性要求,各试剂公司都致力于开发新型的化学发光材料,目前作为商业用途的这些化学物质都能适用于上述的各种仪器。它们主要有以下几种:
    1. 水解探针或Taqman探针:这种探针用于Taqman分析法,它能被DNA合成酶(例如Taq酶)的5’à3’活性所降解,探针的5’端有一荧光报告基团,3’端有一荧光淬灭基团,当两个基团相互先靠近的时候,由于发生能量传递作用,报告基团不能发出荧光,但随着扩增反应的进行,5’端的报告基团随着探针的水解而脱落下来,不再与淬灭发生能量传递作用,从而能发出荧光,被信号探测器所捕获。常同探针5’端相结合的基团有FAM(6-羧基荧光素),TET(四氯-6-羧基荧光素),JOE(2,7-二甲基-4,5-二氯-6-羧基荧光素),HEX(六氯-6-甲基荧光素)或VIC,常与3’端相结合的荧光淬灭基团常为TAMRA (6- 羧基四甲基若丹明)或DABCYL(4-(4’-恶烷氨基苯偶氮)苯甲酸)。相较之于TAMRA,使用DABCYL可以更有效的减少自发荧光信号[6]。目前,水解探针已被用于基因检测[13]、病毒定量[14,15]、癌细胞基因微突变检测[16]、细胞因子基因定量[17]等,其结果都具有高特异性与高敏感性。
    2. 分子信标: 是一种单链DNA形成的发夹结构,在其一端有一报告基团,在另一端有一淬灭基团[18],当它形成发夹结构时,由于荧光报告基团与淬灭基团想互靠近,两者之间发生荧光信号能量共振转移(fluorescent resonance energy transfer FRET),当热循环温度达到分子beacon的解链温度时,其构象发生改变,能与模板结合而完全伸展成线性分子,使得FRET消失,报告基团发出荧光信号[19,20]。分子信标特别适用于检测点突变,这能区分只有一个核苷酸差异的不同DNA序列,而且其敏感性要远比同等长度的寡核苷酸探针高[21,22],分子beacon已被用于
    突变检测[23,24]、病原体定量[25,26]、病毒检测[27]和胚胎的性别判断[28],它同时出用于多重PCR检测逆转录病毒[29]。
    3. scorpions: 它由两个寡核苷酸分子组成,一个是引物,另一个是带荧光分子的探针,但是此探针也具有引物的功能[30]。引物与形成发夹结构的探针相连,在探针上由于荧光报告基团与淬灭基团相互靠近,不能发射荧光。在反应的变性阶段,探针的发夹结构会解开,构象发生改变,在退火时则与模板相结合,形成线性分子,报告基团同淬灭基团分离而发射荧光。同Taqman探针和分子beacon相比,scorpion能更快地发射出荧光且信号更为强烈[31],其特异性也很高,因为只有在反应体系中存在特异的目的基因,探针-引物才会与之相结合。Scorpion是一种较新的荧光材料,具有良好的应用前景[31]。
    4. 杂交探针:该材料使用四个寡聚核苷酸分子,两个引物与两个探针,杂交探针分别单标,一个携带荧光供体基团,一个携带荧光受体基团,当这两个探针杂交到目的基因上时,能形成首尾相连的结构使两个荧光基团相互靠近,发生FRET。受体基团能转移能量,使得供体基团在不同波长条件下被激发,发射出的荧光量直接与目的基因的产量成相关关系[32]。这一方法已被Roche公司生产的Lightcycler所应用,进行病原体检测[33]、病毒荷载量[34]的测定等领域。

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