荧光定量聚合酶链式反应(qPCR,quantitative Polymerase Chain Reaction),是近年来分子生物学和临床检验中应用最广泛的技术之一。该技术通过对扩增产物的实时监测,定量分析特定DNA或RNA的表达水平,尤其在病毒载量检测、基因表达分析、肿瘤标志物识别等方面发挥着核心作用。
与传统PCR不同,荧光定量PCR在反应过程中加入了荧光染料或探针,随着DNA扩增,荧光信号随之增强,机器可实时捕捉每一循环的荧光强度变化,从而绘制扩增曲线并计算靶基因初始模板的数量。
荧光定量PCR主要依赖于两个关键技术:扩增特异性和荧光信号采集。其工作流程包括:
模板准备:从组织、血液、唾液等样本中提取DNA或RNA,并通过逆转录(如检测mRNA)获得cDNA。
反应体系建立:加入引物、荧光探针(如TaqMan或SYBR Green)、聚合酶和缓冲液。
热循环扩增:在PCR仪中设置特定循环温度,启动链式扩增。
实时荧光监测:每个循环记录荧光强度,形成扩增曲线,反映目标序列的相对或绝对数量。
在荧光定量PCR中,最核心的定量指标是“Ct值”(Threshold Cycle,阈值循环数)。它表示荧光信号首次超过背景值的循环次数。Ct值与目标模板初始浓度呈负相关,即模板越多,Ct值越小。
通常来说:
Ct值<29:表明样本中靶基因丰度较高。
Ct值30-35:表示中等丰度。
Ct值36-39:表示低拷贝数。
Ct值≥40:往往被认为是阴性或极低表达,需结合背景判断。
荧光定量PCR本质上是一个定量工具,“正常值”需根据不同检测目的、样本类型和检测靶标来具体分析。以下是几种典型检测项目的Ct值参考范围和判断标准:
HBV DNA阳性参考值:Ct值通常<35被视为阳性;Ct>38或未检出为阴性。
HIV RNA载量检测:Ct值在30以下,说明病毒复制活跃。
检测结果需结合拷贝数/单位体积(如IU/mL)换算,Ct值本身并非通用标准。
一般Ct<35为阳性,35-38为可疑,>38为阴性。
同时检测多个基因(如ORF1ab、N基因、E基因)以提高特异性。
某些癌症相关基因突变(如EGFR、KRAS等)的Ct值阈值依厂商设定,一般<32提示阳性突变存在。
靶向药物疗效评估、病情监测常基于Ct值趋势判断而非单一值。
相对定量需引入内参基因(如GAPDH、ACTB),通过ΔCt(目标基因Ct - 内参Ct)或ΔΔCt计算表达倍数。
ΔCt稳定且一致性好说明实验可靠。
不存在通用“正常值”,需以对照组为参考。
Ct值虽反映模板浓度,但易受到多种变量影响,必须严密控制实验条件:
样本质量:RNA降解、提取效率低下会导致Ct偏高。
反应体系误差:酶失活、试剂污染、缓冲液pH偏移等都会造成假阴性或假阳性。
荧光探针选择:SYBR Green对非特异性扩增敏感,而TaqMan探针则更具特异性。
操作规范性:吸样不均、板孔污染等人为因素常影响重复性。
仪器校准问题:荧光通道漂移可能影响信号采集。
荧光定量PCR已成为多个临床领域不可或缺的诊断工具,其结果解读需根据具体临床背景:
病毒核酸Ct值降低提示治疗有效,反之提示复燃或耐药。
阴阳性边界值需结合症状、影像、血常规综合判断。
靶基因突变的Ct值有助于靶向药物使用决策。
某些基因表达水平可预测预后或复发风险。
对某些单基因疾病的携带状态检测依赖高灵敏度Ct分析。
无创产前检测中的染色体片段计数涉及Ct值精细比对。
在日常临床或科研实践中,规范的荧光定量PCR流程需严格遵守如下原则:
设置阴阳性对照:用于判断是否污染或反应失败。
重复检测:Ct值波动较大的样本建议重复检测以确认结果。
溶解曲线分析(适用于SYBR Green):判断是否存在非特异性产物或引物二聚体。
荧光基线调整:正确设置基线范围是获得准确Ct值的关键。
实验记录详尽:包括样本编号、提取时间、批次信息等,便于追溯与分析。
荧光定量PCR作为一种高灵敏度、特异性强的核酸检测技术,已成为现代分子诊断的重要工具。其核心指标Ct值并非固定“正常值”,而是根据检测目的和背景判断其生物学与临床意义。掌握Ct值的科学解读方法,结合全面的实验与临床资料,才能确保该技术的准确性与实用价值。
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