核酸的结构(例如茎环二级RNA结构)对于反转录和PCR的效率有着重要的影响。故而引物、探针和PCR扩增产物的位点需考虑到RNA的折叠。
引物的特异性需用直接的实验数据验证有效性,例如凝胶电泳、熔解曲线、DNA测序、扩增子大小、和/或限制性酶切验证。一些引物优化的证据或方案最好也可提供,理想的形式是退火温度梯度或Mg2+浓度梯度摸索并以Cq值、荧光与循环曲线图的形式呈现数量和/或熔解曲线。
所有qPCR反应都需要进行额外的质控或定量标准品,例如使用NTC检测PCR污染。每96孔板或每批样品上样应包括NTC,并确定数据不符合的条件,举个例子,如果未知最低浓度的Cq值为35,则可以忽略Cq值≥40的NTC。
4.1扩增效率
稳定和精确的荧光定量PCR检测通常和高效的扩增效率相关。尤其当检测经内参基因校准的目的基因mRNA浓度时,扩增效率尤为重要。△△Cq法是测定样品间不同基因表达情况最常用的方法之一,是基于单个内参基因的校准进行的。计算靶标基因和内参基因的Cq值的差异,并直接比较不同样本之间的△Cq,这种情况需要两个基因能以可比的效率进行扩增,方能进行比较。
扩增效率必须通过标准曲线来确定,因为这种校准方法提供了一个简单、快速以及可重复扩增效率、分析敏感性和实验稳定性的平均指标。扩增效率根据标准曲线对数线性部分的斜率确定。每个靶标基因的的标准曲线需提交在稿件中,这样审稿人能够看到。
4.2线性动态范围
根据生成的标准曲线的模板,动态范围应至少包括3个数量级,理想状态是5或6 Log10浓度。标准曲线的线性区间需包括被定量的靶标基因的区间。由于定量下限通常定义不明确,应当确定线性区间内最低浓度的变化。同时需要展示相关系数(R2 值)
4.3灵敏度(LOD)
LOD的定义是可以检测到95%的阳性样品的最低浓度。换言之,在一组含有目的基因的重复实验中,在LOD浓度下,不应发生超过5%的失败反应。实际上,我们可以通过有限稀释法来检测,失败和成功反应的百分比覆盖泊松分布即可。
4.4精度
荧光定量PCR结果的变化有多种原因,包括温度的差异可影响退火或变性,移液误差引起的浓度差异和随机变化。qPCR精度和浓度相关,一般随着拷贝数的降低而降低。理想情况下,实验内的重复性应当以SD error bar或具有重复样品的标准曲线上的CIs的形式显示在图中。CVs不应与Cqs一起使用,但可用于表达拷贝数或浓度的差异。
多重实验大大扩展了qPCR分析的能力,特别是应用于同时检测点突变或多态性检测。多重荧光定量PCR实验需要证明多个靶标的准确量化在同一管中不会受到干扰,即,扩增效率和灵敏度和进行单重实验时是一致的。这点当丰度较低的靶标基因和丰度高的靶标基因进行共同扩增时尤为重要。
数据分析包括对原始数据的检查、对数据质量和可靠性的评估,以及生成可报告的结果。
均一化是进行科学qPCR分析的一个重要组成部分,该过程控制核酸抽提效率、反转录效率和扩增效率的变化,从而能够比较不同样本的RNA浓度。使用内参基因作为内部对照是最常见的均一化RNA数据的方法。均一化包括靶标基因和内参基因的RNA浓度之比。内参基因的RNA应稳定表达,其基因丰度与样品中mRNA总量呈现强相关。
均一化通常不能用一个内参基因,除非作者可为审稿人提供明确的证据证实内参基因在其实验条件下表达恒定。内参基因的最佳数目和选择需通过文章具体实验确定并报告方法。
生物体本身固有的变异性可能与组间的实验差异相匹敌,甚至超过后者。尤其是使用许多生物学重复来提高实验的统计学重要性时,这种变化就变得显而易见。虽然生物重复间的差异可能很大,但是足够数量的样本可以减少实验差异性。许多因素会导致实验变异,从而影响到达统计所需的生物重复的数量。因此,功效分析(power analysis)有助于确定有效可靠结论所需的样本数。
使用PCR仅检测核酸是否存在,而不是对其进行准确定量,被称为定性PCR,该方式广泛应用于病原体诊断。PCR方法定性/定量分层问题在于,准确回答是或否,需要低敏感性PCR实验的敏感性信息。因此,即使是定性分析也应提供有关分析能力的相关信息。
建议将缩写qPCR用于real-time PCR,并将RT-qPCR用于反转录-qPCR。将RT-PCR简称为qPCR会引起混淆,并且与传统RT-PCR的应用不符。
内参基因
内参基因应当指的是参照基因(reference genes),而不是管家基因(housekeeping genes)。
TaqMan探针应指为水解探针(hydrolysis probes)。
FRET probe (fluorescence resonance energy transfer probe, 荧光共振能量转移探针)指的是一种机制,指发射/猝灭依赖于两个荧光染料分子的电子激发态之间相互作用。LightCycler型探针指的是双杂交探针(dual hybridization probes) 。
牛津英语词典只列出了定量(quantification),非定量(non-quantification),因quantification是恰当的,而不是quantitation。
现在文献中使用的阈值循环(threshold cycle, Ct),交点(crossing point, Cp)和分支点(take-off point, TOP) 与PCR循环的术语不一致。这些术语指的实际上是相同的值,只是由于不同仪器厂家由于产品差异化的原因造成的,不具有科学的准确性和清晰性。根据RDML(Real-Time PCR Data Markup Language)数据标准,建议统一使用定量循环(quantification cycle, Cq)这个术语。