熒光定量 PCR（Real-time PCR），是指在 PCR 擴(kuò)增反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán)，通過對擴(kuò)增反應(yīng)中每一個循環(huán)產(chǎn)物熒光信號的實(shí)時檢測，最后通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對未知模板進(jìn)行定量分析的方法。

以探針法熒光定量 PCR 為例：PCR 擴(kuò)增時在加入一對引物的同時加入一個特異性的熒光探針，該探針兩端分別標(biāo)記一個報告熒光基團(tuán)和一個淬滅熒光基團(tuán)。開始時，探針完整地結(jié)合在 DNA 任意一條單鏈上，報告基團(tuán)發(fā)射的熒光信號被淬滅基團(tuán)吸收，檢測不到熒光信號；PCR 擴(kuò)增時，Taq 酶將探針酶切降解，使報告熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)分離，從而熒光監(jiān)測系統(tǒng)可接收到熒光信號，即每擴(kuò)增一條 DNA 鏈，就有一個熒光分子形成，實(shí)現(xiàn)了熒光信號的累積與 PCR 產(chǎn)物形成完全同步。

傳統(tǒng)的 PCR 進(jìn)行檢測時，擴(kuò)增反應(yīng)后需要進(jìn)行染色處理及電泳分離，并且只能作定性分析，不能準(zhǔn)確定量，易造成污染出現(xiàn)假陽性，使其應(yīng)用受到限制。實(shí)時定量 PCR 技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了對模板的定量，且具有靈敏度高、特異性和可靠性更好、自動化程度高和無污染的特點(diǎn)，使得熒光定量 PCR 逐漸取代常規(guī) PCR。

在 PCR 擴(kuò)增反應(yīng)的最初數(shù)個循環(huán)里，熒光信號變化不大，接近一條直線，這樣的直線即是基線，這條線是可以自動生成也可以手動設(shè)置的。之后反應(yīng)會進(jìn)入指數(shù)增長期，這個期間擴(kuò)增曲線具有高度重復(fù)性，在該期間，可設(shè)定一條熒光閾值線，它可以設(shè)定在熒光信號指數(shù)擴(kuò)增階段任意位置上，但一般會將熒光閾值的缺省設(shè)置是 3-15 個循環(huán)的熒光信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的 10 倍。每個反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號到達(dá)設(shè)定的閾值時所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)被稱為 CT 值，這個值與起始濃度的對數(shù)成線性關(guān)系，且該值具有重現(xiàn)性。

Ct 值最大的意義就是用來計算目的基因的表達(dá)量，此時就有兩個概念容易被提及，那就是絕對定量和相對定量，絕對定量的目的是測定目的基因在樣本中的分子數(shù)目，即通常所說的拷貝數(shù)。相對定量的目的是測定目的基因在兩個或多個樣本中的含量的相對比例，而不需要知道它們在每個樣本中的拷貝數(shù)。

Ct 值誠然可以被利用來計算這兩種定量結(jié)果，但是絕對定量實(shí)驗(yàn)必須使用已知拷貝數(shù)的絕對標(biāo)準(zhǔn)品，必須做標(biāo)準(zhǔn)曲線。相對定量可以做標(biāo)準(zhǔn)曲線，也可以不做標(biāo)準(zhǔn)曲線。絕對標(biāo)準(zhǔn)品制作困難難以獲取，實(shí)驗(yàn)室基本都是選擇相對定量的方法來計算相對基因表達(dá)量。

熒光定量 PCR 中的對照

對照的目的是對檢測的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，因此我們按照檢測的流程對對照進(jìn)行梳理。

常規(guī)熒光定量 PCR 的流程是：樣品采集 - 運(yùn)輸 - 樣品處理 - 核酸提取 - 反轉(zhuǎn)錄（RNA 病毒）- 擴(kuò)增 - 結(jié)果讀取。

下面看看各個環(huán)節(jié)都可以使用哪些對照？

01、陽性對照和陰性對照

陽性對照和陰性對照是指在相同的處理?xiàng)l件下，比如一份已知的感染樣品和一份已知的未感染樣品，都進(jìn)行了提取和擴(kuò)增最終獲得了陽性結(jié)果和陰性結(jié)果。陰陽性對照強(qiáng)調(diào)處理過程與樣品一致，并且有明確的預(yù)期結(jié)果。

02、擴(kuò)增對照

我們通常說的陽性對照和陰性對照指的是擴(kuò)增試劑盒中附帶的不需要提取的陽性對照和陰性對照，更準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是擴(kuò)增陽性對照和擴(kuò)增陰性對照。擴(kuò)增陽性對照含有陽性擴(kuò)增模板，擴(kuò)增陰性對照應(yīng)含有陰性擴(kuò)增模板（基質(zhì)核酸）。擴(kuò)增對照只能監(jiān)控每次擴(kuò)增過程中的擴(kuò)增系統(tǒng)是否正常，不能監(jiān)控采樣、提取和每份樣品的操作過程。如果是檢測 RNA 樣品的檢測試盒，其擴(kuò)增陽性對照使用質(zhì)粒，便無法監(jiān)控反轉(zhuǎn)錄過程。

03、內(nèi)標(biāo)（Internal Control，IC）

內(nèi)標(biāo)是指在同一反應(yīng)管中與靶序列共同擴(kuò)增的一段非靶序列分子。內(nèi)標(biāo)有兩種形式，一種是使用天然樣品中含有的內(nèi)參基因作為內(nèi)標(biāo)，另一種是人工添加的內(nèi)標(biāo)。內(nèi)標(biāo)的最大特點(diǎn)是與靶序列共同擴(kuò)增，而其他的對照都是獨(dú)立擴(kuò)增。（1）內(nèi)參基因

通常它們在各組織和細(xì)胞中的表達(dá)相對恒定，在檢測基因的表達(dá)水平變化時常用它來做參照物。內(nèi)參基因通常是持家基因（house-keeping gene）因?yàn)槠浔磉_(dá)水平受環(huán)境因素影響較小，而且在個體各個生長階段的幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)變化很小。常用的內(nèi)參基因包括 GAPDH、β-actin （BETA-actin）、18sRNA、B2M、HPRT 和 TBP 等。 內(nèi)參基因的優(yōu)點(diǎn)是與樣品中的靶基因經(jīng)歷完全相同的處理程序，可以監(jiān)控采樣，運(yùn)輸，核酸提取和擴(kuò)增的全部過程。缺點(diǎn)是不同物種，不同生理狀態(tài)下，不同組織中的內(nèi)參基因存在一定的差異。如果樣品類型是口腔液，咽拭子等樣品，內(nèi)參基因的量很低可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不成立。如果檢測的是環(huán)境樣品則內(nèi)參基因可能完全失效。

（2）人工內(nèi)標(biāo)

添加一種不會干擾靶序列擴(kuò)增的人工合成的內(nèi)標(biāo)?，F(xiàn)在國外的診斷試劑盒大部分都會將內(nèi)標(biāo)直接添加在反應(yīng)液中與模板一起擴(kuò)增，但是這樣的內(nèi)標(biāo)不能監(jiān)控采樣，運(yùn)輸和核酸提取的過程。

還有另一種形式的內(nèi)標(biāo)，使用人工合成的假病毒，在核酸提取前在每一份樣品中加入等量的內(nèi)標(biāo)，這樣就可以監(jiān)控樣品的提取到擴(kuò)增的過程。但是由于是人工添加到樣品中，仍然不能監(jiān)控胞內(nèi)細(xì)菌病毒的釋放情況。

04、核酸提取對照

可以使用內(nèi)參基因，假病毒混合基質(zhì)，滅活病毒混合基質(zhì)來監(jiān)控提取到擴(kuò)增的流程。

05、反轉(zhuǎn)錄對照（RT control）

可以使用提取好的 RNA 內(nèi)參基因，RNA 假病毒混合基質(zhì)，滅活 RNA 病毒混合基質(zhì)來監(jiān)控反轉(zhuǎn)錄到擴(kuò)增的流程。

無反轉(zhuǎn)錄對照（no-RT control）含有除反轉(zhuǎn)錄酶以外的所有成分。

06、空白對照（Blank control）

（1）無模板空白對照

NTC 是指不含有模板（陽性模板或者陰性模板）的對照。目前的試劑盒的 NC 一般都是水或陰性緩沖液，所以 NC 等同于 NTC。其實(shí)兩者有不同的作用。

（2）儀器空白對照

NTC 是含有引物探針和反應(yīng)液主要監(jiān)控引物探針，反應(yīng)體系有沒有被污染。這里的儀器空白對照我通常使用的是空反應(yīng)管來監(jiān)控儀器有無非特異性的熒光信號。

（3）熒光染料對照

最常使用的是 ROX 染料，由于熒光定量 PCR 的熒光信號在每個樣品孔會有微小的差異所以使用特定的 ROX 熒光染料，系統(tǒng)可以根據(jù) ROX 熒光染料的信號值來校準(zhǔn)每孔的熒光信號。

07、質(zhì)控品（Quality control， QC）

上述環(huán)節(jié)中使用的各種對照大部分是試劑廠家匹配試劑盒使用的產(chǎn)品，有的是實(shí)驗(yàn)室自制，所以整個的監(jiān)控過程可能存在不夠客觀和獨(dú)立。因此在實(shí)驗(yàn)室的對照設(shè)置中每次檢測都建議使用第三方質(zhì)控品，有條件的使用國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) （Reference material ，RM）。由于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有準(zhǔn)確量值和計量溯源性，可以更準(zhǔn)確的評估整個試驗(yàn)流程的準(zhǔn)確度。

08、定值參考品

醫(yī)學(xué)上的定量檢測試劑盒，需要配套定值參考品用于試劑盒的定量檢測使用。

熒光定量 PCR 的應(yīng)用

分子生物學(xué)研究

1、核酸定量分析：對傳染性疾病進(jìn)行定量定性分析，病原微生物或病毒含量的測，比如近期流行的甲型 H1N1 流感， 轉(zhuǎn)基因動植物基因拷貝數(shù)的檢測，RNAi 基因失活率的檢測等。

2、基因表達(dá)差異分析：比較經(jīng)過不同處理樣本之間特定基因的表達(dá)差異（如藥物理、物理處理、化學(xué)處理等） ，特定基因在不同時相的表達(dá)差異以及 cDNA 芯片或差顯結(jié)果的確證。

3、SNP 檢測：檢測單核苷酸多態(tài)性對于研究個體對不同疾病的易感性或者個體對特定藥物的不同反應(yīng)有著重要的意義，因分子信標(biāo)結(jié)構(gòu)的巧妙性，一旦 SNP 的序列信息是已知的，采用這種技術(shù)進(jìn)行高通量的 SNP 檢測將會變得簡單而準(zhǔn)確。

4、甲基化檢測：甲基化同人類的許多疾病有關(guān)，特別是癌癥， Laird 報道了一種稱作 Methylight 的技術(shù)，在擴(kuò)增之前先處理 DNA ，使得未甲基化的胞嘧啶變成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶不受影響，用特異性的引物和 Taqman 探針來區(qū)分甲基化和非甲基化的 DNA ，這種方法不僅方便而且靈敏度更高。

醫(yī)學(xué)研究

1、產(chǎn)前診斷：人們對遺傳性物質(zhì)改變引起的遺傳性疾病還無法治療，到目前為止，還只能只能通過產(chǎn)前監(jiān)測，減少病嬰出生，以防止各類遺傳性疾病的發(fā)生，如為減少 X 連鎖遺傳病患兒的出生，從孕婦的外周血中分離胎兒 DNA，用實(shí)時熒光定量 PCR 檢測其 Y 性別決定區(qū)基因是一種無創(chuàng)傷性的方法，易為孕婦所接受。

2、病原體檢測：采用熒光定量 PCR 檢測技術(shù)可以對淋球菌、沙眼衣原體、解脲支原體、人類乳頭瘤病毒、單純皰疹病毒、人類免疫缺陷病毒、肝炎病毒、流感病毒、 結(jié)核分枝桿菌、EB 病毒和巨細(xì)胞病毒等病原體進(jìn)行定量測定。與傳統(tǒng)的檢測方法相比具有靈敏度高、取樣少、快速簡便等優(yōu)點(diǎn)。

3、藥物療效考核：對乙型肝炎病毒 （HBV）、丙型肝炎病毒 （HCV） 定量分析顯示：病毒量與某些藥物的療效關(guān)系。HCV 高水平表達(dá)，干擾素治療作用不敏感，而 HCV 低滴度，干擾素作用敏感；在拉米夫定治療過程中，HBV- DNA 的血清含量曾有下降，隨后若再度上升或超出以前水平，則提示病毒發(fā)生變異。

4、腫瘤基因檢測：盡管腫瘤發(fā)病的機(jī)理尚未清楚，但相關(guān)基因發(fā)生突變是致癌性轉(zhuǎn)變的根本原因已被廣泛接受。癌基因的表達(dá)增加和突變，在許多腫瘤早期就可以出現(xiàn)。實(shí)時熒光定量 PCR 不但能有效地檢測到基因的突變，而且可以準(zhǔn)確檢測癌基因的表達(dá)量。目前用此方法進(jìn)行過端粒酶 hTERT 基因、慢性粒細(xì)胞性白血病 WT1 基因、腫瘤 ER 基因、前列腺癌 PSM 基因、腫瘤相關(guān)的病毒基因等多種基因的表達(dá)檢測。

審核編輯：郭婷