我予以承认,当首次听闻“荧光定量PCR”这六个字之际,我脑海中所浮现飘过的画面乃是一台闪烁着诡异绿光的机器,且旁边站立着身着白大褂之人,其手中握持着试管,那表情严肃得仿若我初中班主任那般。
但其实,它没那么吓人。
甚至有点……接地气?
用于荧光定量的PCR仪器,确切来讲,是一台具备能够“看见”DNA数量发生变化功能的仪器。要知道,DNA这类物质,人的肉眼无法看见用手又触摸不到,假设你想要了解它的数量究竟有多少,是否存在以及有没有正在变多的情况,该如何去做呢?
荧光定量PCR就是那个替你“数数”的工具。
它怎么数的呢?
借助荧光,如同于黑暗之中开启手电筒,光线越发明亮,意味着前方存在之物越繁多。荧光定量PCR亦是如此,它朝着样品里添加某一种会发出光亮的染料或者探针,DNA每进行一轮复制,荧光便会明亮些许。机器紧盯着那一丝光亮,光亮越强,表明DNA数量越多。
这套逻辑,简单到有点粗暴,但真的管用。
原先我一直觉着呵,进行那种科研工作、开展那样的实验操作,必定是得拥有智商高达一百八程度的人才能去触碰的。然而往后却发觉了,就那荧光定量PCR这个事物,好多的操作都是属于那种如同傻瓜都能做的方式。你只需把样品放置到里面去,将程序给设置妥当,让机器自行去运作,等跑完之后就会出现一连串的数据,然后你对着这些数据去查看结果就可以。
当然,数据怎么解读,那确实需要点经验。
有时候数据会骗人的。
比如说,你原本仅仅打算检测某一个基因,然而结果却是,样品偏偏被污染了,荧光信号呈现出随意跳动的状态,你满心以为自己发现了一个极为重大的发现,以至于兴奋得几乎要跳起来,可是随后进行复查的时候,哎呀,原来是手抖了那么一下,在加样的过程当中加错了。
这种事儿,谁干谁知道。
荧光定量PCR最大的优势,是快。
以前进行普通PCR操作时,完成该操作后还需要去跑电泳,进行跑电泳操作时还需要进行染色、拍照以及分析等一系列流程,如此这般折腾下来大半天的时间就没了。而荧光定量PCR又是怎样的情况呢?是在运行过程中就可以边进行边查看,当运行结束后结果能够直接呈现出来,这样节省了相当多的时间。
时间就是命啊,朋友们。
特别是在某些需要迅速做出判断的情形之下,像是食品当中掺假与否、种子是不是纯种以及某种微生物是否超标之类的情况,荧光定量PCR投入其中以后,短短几小时就能得出结果,无需等待。
还有人用它做亲子鉴定。
并非你看错。现今,尽管亲子鉴定更多采用测序方式,然而荧光定量PCR同样能够完成此项工作。其原理依旧是过往的原理,即检测若干特定的基因位点,对照荧光信号的强度,以此判定是否为亲生关系。
但这事儿我劝你别自己瞎搞。
真想弄清楚,前往正规的机构,别在网络上购买一个质量不佳的试剂盒,然后在自家进行摆弄,要是弄出错误来,那引发的家庭矛盾可就严重了。
对了,荧光定量PCR还有个名字,叫qPCR。
有时,它也会被写成RT-qPCR,然而,那是经过添加反转录的版本,其用途是用于检测RNA的,千万别搞混了。
说实在的,我当初在学习qPCR之时,最为头疼的便是“Ct值”这个概念,Ct值所指的是,荧光信号抵达某个阈值所需的循环数,Ct值越小,表明样品里目标DNA越多。
但很多新手会搞反,以为Ct值越大东西越多。
并非如此。Ct值越小,表明你起始的点就处于较高的位置,没几下就呈现出亮起来的状态。Ct值越大,意味着你起始的点处于较低的位置,经过很长时间的运行才好不容易亮起来。
qPCR的引物设计为什么那么重要?
引物设计不好,整个实验就废了。
引物好似一把钥匙,得精确地插进DNA的那把锁当中。锁配准了,门就开启了,扩增便顺利;鎖没对准,钥匙插偏了,扩增要么毫无结果,要么结果杂乱无章。
诸多的人贪图省事之举,在网络上采用现成的引物系列,进而也不去验证其特异性,径直就拿到机器上去运行。
结果跑出来一堆非特异性扩增,数据根本没法用。
所以啊,引物设计一定要亲手过一遍,别偷懒。
荧光定量PCR的染料和探针到底选哪个?
印染材料价格低廉,具备广泛的适用特性,可应用于任何目标对象,然而其专一性欠佳,所呈现出的信号存在引发背景噪音的可能性,每种情况都有相应表现。
探针贵,但精准,能锁定特定序列,背景干扰小。
选哪个?
留意预算状况,考量实际需求,如果仅仅是进行初步的筛查工作,那么染料便已足够,要是开展严谨的定量分析,在拥有经费的情况下则选用探针。
数据怎么分析才靠谱?
数据跑出来了,一堆曲线,一堆Ct值,然后呢?
首先要看扩增曲线,判断其呈现出的 S 型是否具有良好的视觉效果,以及其平台期是否具备稳定的特性。接着来看熔解曲线,查看其中是否存在杂峰情况,同时还要看是否存在非特异性扩增现象。
两步走完,数据才敢用。
很多人跳过熔解曲线,直接看Ct值,觉得差不多就行了。
不行。差很多。
曾经有一回,我为朋友查看数据,那会儿他径直越过熔解曲线这部分,还声称“机器运行完毕必然不会有问题”。而后我瞧了瞧熔解曲线,嘿,竟然多出来一个峰,这表明存在污染或者出现了引物二聚体的情况。最终致使他先前所有的结论都得推翻重新再来。
荧光定量PCR这玩意儿,快是快,但你得对数据有敬畏心。
它不会主动骗你,但你要是马虎,它会狠狠地把你骗进沟里。
新手最常犯的三个错误
第一点,样品添加量不准确。不要认为多一滴或者少一滴没什么关系,荧光定量PCR对于量的要求十分严格,稍有差异,Ct值就会相差很多。
这是第二个,对照设置并不齐全,并没有阴性对照,也没有阳性对照,一旦出了问题,根本就不清楚究竟是试剂方面的问题了,还是属于操作方面的问题。
第三个,是反复冻融试剂,荧光定量PCR所用到的试剂娇贵至极,一旦进行反复冻融,其一,酶活性就会下降,其二,结果会愈发糟糕。
这三个坑,我全踩过。
踩完之后,人就老实了。
荧光定量PCR的未来会怎样?
越来越便携,越来越傻瓜化。
现今已然存在那种呈掌上型的qPCR仪了,其大小如同手机,能够将其携带至现场进而直接进行检测。在未来,有可能在农场里,在食品厂里,在海关处,甚至是在家里,均可得以使用。
当然,价格得降下来。
如今,一台稍微好一些的qPCR仪,价格处在几万至几十万的范围之内,并非所有人都具备购买的经济能力,能够将其买下。
然而技术处于进步态势,成本呈现下降趋势,终有一日,它会如同当下的手机摄像头那般,所有人都能够使用。
到那时候,检测基因就跟测血糖一样简单。
你想想,是不是挺科幻的?
但技术这东西,永远都是先科幻,再日常。
荧光定量PCR,先是成了实验室里的宝贝,而后又变为行业的标配,再到未来有可能成为家庭常用工具,它正走在这样一条路上。
回过头去看,它仅仅只是借助了DNA复制与荧光信号之间存在的那一点点细微关系。
往前看,它还有很多潜力没被挖出来。
就像我开头说的,它没那么神秘,也没那么吓人。
那你只需牢记这么一句话:荧光定量PCR,呈现出的是借助光去对DNA加以计数的仪器。”。
数清楚了,很多问题就迎刃而解。