实时定量PCR应用于研讨式分组实验教学实践

实时定量PCR作为一项生命科学及其相关领域的重要技术,已成为高校生物实验教学中不可或缺的知识内容。以分子生物学实验基础教学内容为依托,围绕实时定量PCR技术面向本科生开设了综合性实验。在充分考虑学生的理论和操作水平以及本科实验教学特点的基础上,对实验设计和实验方法进行了优化,并采取研讨式分组教学模式,提高教学效率与教学质量的同时,更突出了学生在实验教学中的主体地位,有助于培养学生的科学思维、科学素养以及综合实践能力。

鸭坦布苏病毒TaqMan探针实时荧光定量PCR检测方法的建立

为了建立一种有效、快速、准确的鸭坦布苏病毒(DTMUV)TaqMan探针实时荧光定量PCR(qPCR)检测方法,本试验针对NCBI发布的DTMUV E基因保守序列设计特异性引物和探针,建立qPCR反应体系。通过制备的标准质粒建立标准曲线,评估该方法的特异性、敏感性和重复性,并使用该方法对临床样本进行检测。结果显示,所建立的标准曲线相关系数为0.999 5,有良好的线性关系;该方法可特异检测DTMUV;对标准质粒的最低检测限为2.72×10^(2) copies/μL,是普通PCR的100倍;CT值组内变异系数为0.97%~1.32%,组间变异系数为1.24%~1.79%;人工感染DTMUV的20份鸭胚成纤维细胞样本以及12份人工攻毒2 d的雏鸭脾脏组织样本和12份泄殖腔棉拭子样本阳性率为100%(44/44);疑似感染的12份活鸭泄殖腔棉拭子阳性率为25.00%(3/12),14份病死鸭脾脏组织样本阳性率为28.57%(4/14)。结果表明,本试验建立的TaqMan探针qPCR方法有良好的敏感性、准确性和重复性,能特异检测DTMUV,适用于临床快速检测,为DTMUV的分子流行病学调查和临床疾病诊断提供了技术支撑。

液滴式数字PCR与实时荧光定量PCR检测利什曼原虫的方法比较

目的建立内脏利什曼病液滴式数字PCR检测方法,将其与同时建立的实时荧光定量PCR检测方法进行方法学比较,探究其在内脏利什曼病诊断方面的价值。方法以杜氏利什曼原虫小环动基体DNA(kinetoplast DNA,kDNA)为分子靶标,根据其约200 bp的保守片段设计引物和探针,建立内脏利什曼病液滴式数字PCR检测方法,比较其与实时荧光定量PCR检测方法的检测限、精密度以及在不同利什曼原虫虫株中的检测效果。结果液滴式数字PCR检测下限与实时荧光定量PCR检测下限相同,约为1.0×10 copies/μL;随待测样本浓度的降低(1.0×10^(4)copies/μL~1.0×10 copies/μL),液滴式数字PCR检测方法变异系数呈增大趋势(12.07%~62.96%),重复性越差;实时荧光定量PCR变异系数较小(2.96%~4.26%),且不同浓度之间的变异系数差别不大。2种方法在不同利什曼原虫中的检测灵敏度不同。结论和实时荧光定量PCR相比,液滴式数字PCR在利什曼原虫检测中的灵敏度和重复性没有表现出显著的优势,后续还需更多的研究从分子靶标的选择、灵敏度、精密度及特异度等方面进行讨论。

数字PCR在人巨细胞病毒核酸定量检测中的应用

目的分析微滴式数字PCR(ddPCR)和实时荧光定量PCR(qPCR)检测人巨细胞病毒(HCMV)核酸的结果,比较两种方法的差异性,并评估ddPCR技术的临床有效性和实用性。方法收集306例疑似HCMV感染相关疾病患者血浆标本,采用ddPCR和qPCR两种方法测定同一份标本的HCMVDNA载量。结果疑似HCMV感染人群中,基于ddPCR的检测结果,男性和女性的阳性率差异无统计学意义(χ^(2)=1.07,P>0.05);不同年龄段的病例阳性率差异无统计学意义(χ^(2)=0.03,P>0.05);不同疾病类型的样本阳性率差异有统计学意义(χ^(2)=10.38,P<0.05)。采用ddPCR方法检测的阳性率为46.41%(120/306),采用qPCR方法检测的阳性率为22.86%(70/306),阳性率差异有统计学意义(χ^(2)=103.80,P<0.05)。受试者工作特征曲线(ROC)分析显示,ddPCR检测的灵敏度为0.96,特异性为0.97,ROC曲线下面积(Area Under Curve,AUC)为0.98。结论采用ddPCR检测HCMVDNA比qPCR具有更好的可定量性,尤其是在低浓度样本检测中更具优势,可以进一步作为临床诊断的直接方法,对现有qPCR检测体系做出有益补充和升级。

常规PCR与实时荧光定量PCR(qPCR)技术敏感性比较

对70匹采自青海省海南藏族自治州兴海县和贵南县喜马拉雅旱獭体表寄生蚤2科3属3种,包括斧形盖蚤(Callopsylla dolabris)、谢氏山蚤(Oropsyllasilantiewi)、人蚤(Pulex irritans)进行巴尔通体检测,并对11个阳性样品进行常规PCR和实时荧光定量PCR(qPCR)的敏感性比较。通过常规PCR反应产物和qPCR反应产物琼脂糖凝胶电泳分析,发现qPCR检测敏感性高于常规PCR。此项技术的应用将对巴尔通体感染的早期快速诊断、监测和流行病学调查等研究提供有效方法。

微滴式数字PCR和实时荧光定量PCR检测大豆中的转基因成分

本文通过微滴式数字PCR和实时荧光定量PCR,对日常大豆样品进行转基因项目检测,旨在比较2种方法的优缺点,为转基因成分检测探索更优检测方案。本文对转基因基因启动子CaMV35S、终止子NOS基因、大豆内源基因Lectin及GTS 40-3-2品系特异性基因进行比较研究,结果显示,10份市售大豆样品均为转基因成分阴性,微滴式数字PCR及实时荧光定量PCR都可以得出准确结果,可见微滴式数字PCR可以与实时荧光定量PCR配合使用达到优化检验成本的目的。

转基因抗除草剂大豆ZH10-6转化体特异性定量检测体系的建立

以新型转基因抗除草剂大豆ZH10-6外源插入片段的旁侧序列为靶标,建立了转化体特异性实时荧光PCR和单通道微滴式数字PCR精准定量检测体系,并邀请8家农业农村部检测中心对检测方法的准确性进行验证。结果表明:该转化体特异性实时荧光定量检测方法具有良好的特异性、重复性及广泛的适用性,定量极限达到50 copies∕μL,检测极限达到5 copies∕μL。该检测方法有望作为检测标准用于转基因抗除草剂大豆ZH10-6的定量检测,为该大豆品系的商业化应用及转基因标识等监管提供技术支撑。

qPCR检测全反式维甲酸对人胚肺成纤维细胞α-SMA基因表达的影响

采用体外培养人胚肺成纤维细胞(HFL-I)的方法,应用qPCR技术检测全反式维甲酸(ATRA)对转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导人胚肺成纤维细胞中α-SMA基因表达的影响.实验分为正常对照组、5μg/L TGF-β1组、10μmol/L ATRA组、5μg/L TGF-β1+0.1μmol/L ATRA组、5μg/L TGF-β1+1μmol/L ATRA组和5μg/L TGF-β1+10μmol/L ATRA组(TGF-β1和ATRA同时加入).处理24h后检测结果显示:与对照组细胞相比,TGF-β1诱导HFL-I中α-SMA基因表达明显上调(6.36倍).不同浓度ATRA干预后均可以明显抑制TGF-β1诱导的HFL-I中α-SMA基因表达(分别为正常组的3.89、1.94和1.42倍).以上结果表明,ATRA可以明显抑制TGF-β1诱导的α-SMA基因表达.ATRA对HFL-I细胞增殖和TGF-β1诱导分化的抑制作用可能是通过下调α-SMA基因表达实现的.

BVDV和IBRV双重实时荧光定量PCR检测方法建立

根据牛病毒性腹泻病毒(BVDV)5′端非编码区和牛传染性鼻气管炎病毒(IBRV)gB基因保守区基因序列,参考文献分别合成了2对特异性引物和探针。利用构建的包含BVDV和IBRV目标基因片段的阳性质粒,对退火温度、引物和探针的浓度以及反应条件进行了优化,构建了实时荧光定量PCR(qPCR)标准曲线,并对双重qPCR方法的特异性、敏感性和重复性进行了评价。试验结果显示,qPCR最适退火温度为54.0℃,BVDV引物浓度为0.2μmol/L,IBRV引物浓度为0.3μmol/L,BVDV探针浓度0.2μmol/L,IBRV探针浓度为0.1μmol/L。BVDV的RNA最低检测限为100拷贝/μL,IBRV的DNA最低检测限为1拷贝/μL,并具有良好的特异性和重复性,为BVDV和IBRV的同时、快速、定量检测提供了有效的方法。

芯片式数字PCR检测禽流感病毒方法的性能验证

目的 对芯片式数字PCR检测禽流感病毒的方法进行评估,并与荧光定量PCR方法进行比较。方法 分别用芯片式数字PCR(dPCR)和实时荧光定量PCR(qPCR)两种方法检测不同浓度梯度的质粒标准品,对两种方法检测结果的线性范围,一致性,批内精密度,最低检出限等方面进行比较评估。并对31份农贸市场禽流感环境标本分别用数字PCR和实时荧光定量PCR检测,利用配对卡方检验来评估两种方法阳性率的差异,并用Bland-Altman法分析与荧光定量PCR方法的一致性。结果 质粒标准品在3.05×10~2copies/mL~1.00×10~7copies/mL的浓度范围内,与dPCR检测值呈良好的线性关系,R~2=0.9969,dPCR和qPCR在线性范围内斜率之间的差异无统计学意义(F=0.996,P=0.321);dPCR在不同稀释度的批内精密度变异系数(CV)范围为2.36%~22.78%;dPCR的估计检测下限(LOD)为410(95%CI:344~570)copies/mL,qPCR的估计LOD为845(95%CI:749~1 004)copies/mL;用dPCR和qPCR检测31份农贸市场环境标本,dPCR的检出率96.8%,qPCR的检出率80.6%(Kappa=0.244,P=0.063)。结论 本研究验证了芯片式数字PCR系统的性能及其与荧光定量PCR系统的方法学比较。芯片式数字PCR在其动态范围内表现出良好的线性,R~2=0.996 9,能够准确且高精度(CV)范围为2.36%~22.78%的定量不同浓度(3.05×10~2~1.00×10~7copies/mL)的复杂样本。

实时定量PCR分析PtDr101基因hpRNA干扰下的表达

PtDr101基因从三倍体毛白杨(Popu1us tomentosa× P. bolleana)×P.tomentosa]中克隆获得,能够编码NBS-LRR型蛋白,受到水杨酸和甲基茉莉酸诱导表达,是一种广谱的抗病基因。本研究利用实时定量PCR技术分析转PtDr101基因hpRNA干扰载体的表达模式,分析发现4个表达模式显著差异的转基因株系,为进一步功能鉴定提供材料。本研究表明实时定量PCR能够高灵敏度、精确地检测hpRNA干扰情况下的基因表达量。

应用微量蛋白质定量分析评估临床样本炎性反应状态

目的比较实时荧光定量PCR(qPCR)和微量蛋白质定量分析方法在乳腺癌患者外周血单核细胞中炎性相关因子caspase-1和IL-1β表达检测中的效果差异。方法收集10例乳腺癌患者的术前、术后2 h配对外周血样本各约6 mL,分离出外周血单核细胞并通过脂多糖活化;分别用qPCR和微量蛋白质定量分析方法,检测caspase-1和IL-1β在单核细胞中的mRNA和蛋白质表达水平,并使用了β-actin进行了数据归一化,比较两种检测方法结果的异同,并评估其优缺点。结果绝大部分患者经过手术应激后外周血单核细胞数量明显增加。在mRNA水平上,与术前相比,术后caspase-1和IL-1β在50%(5/10)和40%(4/10)的患者中呈现升高趋势,其余表现为降低(分别为40%和50%)或改变甚微无统计学意义(均为10%)。而微量蛋白质定量分析结果显示,与术前相比,术后caspase-1和IL-1β蛋白在60%(6/10)和60%(6/10)的患者中呈现升高趋势,其余表现为降低(分别为30%和20%)或改变较小无统计学意义(分别为10%和20%),且80%的患者在术后出现了明显增加的caspase-1和IL-1β活性切割电泳条带。重要的是,有30%和40%的患者手术前后caspase-1和IL-1βmRNA和蛋白质水平变化不一致。结论微量蛋白质定量分析方法具有样本用量少、灵敏度高、重复性好、操作相对简单等优点,更适于临床样本的炎性反应状态评估。

SPF级小鼠肺支原体实时荧光定量PCR检测方法的建立及应用

为了建立及应用SPF级小鼠肺支原体实时荧光定量PCR检测方法,试验根据GenBank中肺支原体16S rRNA基因序列的高度保守区域设计引物,建立了可快速、准确检测肺支原体的实时荧光定量PCR（qPCR）检测方法,并对该方法进行特异性、敏感性、重复性以及疑似支原体感染样本检测,并评论其可行性。结果表明：所建立的qPCR方法具有良好的线性关系,标准曲线的相关系数R^2=0.999;5种相关的细菌检测结果均为阴性,特异性好;其检测灵敏度为10 copies/μL;组间样本的变异系数均小于3%,重复性好;对60份疑似支原体感染的小鼠咽拭子样本检测结果比采用ELISA方法以及常规PCR更灵敏。说明SPF级小鼠肺支原体的qPCR方法较之于ELISA方法及常规PCR具有快速、灵敏性高、特异性强、稳定性好等特点,能更好地进行小鼠肺支原体的快速检测和诊断。

鲤疱疹病毒2型微滴式数字PCR检测方法的建立及比较分析

本研究建立了定量检测鲤疱疹病毒2型(Cyprinid herpesvirus 2,CyHV-2)的微滴式数字PCR(Droplet digital PCR,ddPCR)检测方法,并与实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)检测方法的灵敏性、重复性、特异性和临床样品检测做了比较分析。结果表明,与qPCR相比,ddPCR具有相同的特异性,其灵敏性比qPCR低20倍。在定量CyHV-2 DNA时,ddPCR(R^2=0.994)和qPCR(R^2=0.994)均表现出良好的线性关系,且2种检测方法间的定量值呈正相关(R^2=0.989)。在定量检测相同稀释度的CyHV-2 DNA时,qPCR的定量值始终比ddPCR高10倍。ddPCR的组内和组间重复变异系数(CV)分别为0.59%–11.26%和6.55%–23.21%,而qPCR为16.57%–27.56%和22.31%–56.73%,说明ddPCR具有更好的稳定性。在临床样品定量检测时,ddPCR的检出率稍高于qPCR。本研究建立的ddPCR能够准确定量检测CyHV-2,将为CyHV-2相关研究提供有益参考。

转基因大豆中外源基因g10evo-epsps的qPCR检测方法的建立和验证

耐除草剂基因g10evo-epsps在我国转基因农作物研发中常常被用作目标性状基因或筛选标记基因,因此可作为转基因成分检测的重要筛查基因,但目前缺少相应的检测方法。本研究旨在建立g10evo-epsps基因特异性的实时荧光定量PCR(qPCR)检测方法,从而为转基因大豆的监测提供一种稳定可靠的方法体系。本研究基于转基因大豆中的g10evo-epsps基因序列设计了qPCR检测引物和探针,并对检测方法的特异性、灵敏度、准确度和精确性进行了实验室内验证。结果显示,建立的g10evo-epspsqPCR检测方法能够特异性检测转基因大豆ZUTS-33中的g10evo-epsps目的基因;标准曲线分析表明,3次重复试验的扩增效率在90%以上,R2均大于0.99;方法的检测限(LOD)为不高于8拷贝,定量限(LOQ)推测为16拷贝;对含量为4.5%、2%、0.5%、0.09%和0.045%的转基因大豆ZUTS-33基因组DNA进行准确度分析,发现该方法测定的平均值和预期值之间的偏差为0.00%~11.11%,3次重复试验的RSDr为2.30%~17.10%。结果表明本研究建立的g10evo-epsps qPCR检测方法能够满足转基因大豆筛查检测的要求,为转基因大豆监管和标识提供技术支撑。

荧光定量PCR分析弥漫大B细胞淋巴瘤免疫球蛋白重链基因重排表达

背景与目的:大多数B细胞淋巴瘤患者综合治疗后可以达到完全缓解,但是一半以上的患者终究要复发。复发来源于体内残留的耐药淋巴瘤细胞,即微小残留病变。但临床上发现IgH基因重排阳性患者并非都出现复发或远处浸润。因此,推测阳性患者是否复发,可能与IgH基因重排的表达量有关。本研究探讨荧光染料标记的即时定量PCR方法检测弥漫大B细胞淋巴瘤免疫球蛋白重链基因(IgH)重排的可行性及临床意义。方法:44例DLBCL患者的57份新鲜骨髓标本用于检测IgH基因重排,Namalwa细胞系作阳性对照,U-937细胞系作阴性对照。β-actin作内参照,SYBRGreen荧光染料标记的实时荧光定量PCR方法分别检测IgH基因重排CDRIII。结果:分析融解曲线可以确定IgH基因重排产物的特异性。荧光定量PCR检测IgH基因重排的阳性率63.2%。IgH/β-actin阳性表达量在0.01～4131.69,中位数0.42。Ⅰ/Ⅱ期患者IgH基因重排表达量中位数为0,Ⅲ、Ⅳ期患者IgH基因重排表达量中位数为0.35,经统计学检验,两组患者之间差异有显著性(P=0.018)。LDH值高于正常组,IgH基因重排表达量为0.39,LDH值低于正常组,IgH基因重排表达量为0.01,经非参数检验,两组患者之间差异有显著性(P=0.046)。结论:荧光染料标记的定量PCR方法可用于弥漫大B细胞淋巴瘤的骨髓微小残留病变的检测。检测骨髓IgH基因重排,可以协助分期。

数字PCR和荧光定量PCR技术在EB病毒核酸定量检测中的应用比较

目的 以微滴式数字PCR技术(ddPCR)为标准,考察实时荧光定量PCR(qPCR)方法检测EBV DNA的临床检测性能,并评估ddPCR技术临床有效性和实用性。方法 收集229例疑似EBV感染相关疾病患者血浆标本,采用ddPCR和qPCR两种方法测定同一份血浆标本的EBV DNA载量。结果 疑似EBV感染人群中,采用ddPCR方法检测的阳性率为50.22%,采用qPCR方法检测的阳性率为20.96%,阳性率差异有统计学意义(P <0.05),其中两种方法结果不一致的样本98.51%(66/67)经一代测序证实为特异的EBV DNA信号。以ddPCR为标准,qPCR检测EBV DNA的灵敏度为41.74%,当qPCR的阈值从1 000 IU/ml提升到11 IU/ml时,灵敏度可提高到87.83%。结论 采用ddPCR检测EBV DNA灵敏度更高,有利于临床EBV病毒感染的早期诊断。

基于ddPCR技术分析EB病毒载量特征及与qPCR技术的比较研究

目的解决临床工作中应用实时荧光定量PCR(qPCR)方法检测EB病毒(EBV)载量与临床诊断不符的问题,探讨微滴式数字PCR(ddPCR)和qPCR方法检测EBV载量的能力并为临床提供可能的解决方案。方法收集510例疑似EBV感染相关疾病患者血浆标本,采用ddPCR和qPCR两种方法测定同一血浆标本的EBV-DNA载量。结果 EBV感染人群中,EBV-DNA载量较其他地区低,载量中位数仅360copies/mL,其中初诊未治鼻咽癌患者中位病毒载量为4 590copies/mL,治疗后鼻咽癌患者中位病毒载量下降为430copies/mL,免疫力低下者中位病毒载量为130copies/mL,而淋巴瘤患者中位病毒载量为840copies/mL;qPCR检测EBV感染以400copies/mL为界值,高于400copies/mL时,ddPCR与qPCR的EBV-DNA测定水平值呈中度相关(r=0.533,P<0.05),低于400copies/mL时,ddPCR与qPCR的EBV-DNA测定水平值呈弱相关(r=0.299 5,P<0.05);以ddPCR为标准,qPCR检测EBV-DNA的灵敏度仅为0.317,以ddPCR检测结果为标准,构建qPCR的受试者工作特征曲线下面积为0.871,此时临界值(qPCR)为10copies/mL,灵敏度为0.824,特异度为0.780。结论采用ddPCR方法或优化qPCR的临界值去检测EBV-DNA载量更能为临床诊断EBV感染提供有利支持。

基于SYBR Green Ⅰ的桑树皱叶病毒qPCR检测方法的建立及应用

根据桑树皱叶病毒(mulberry crinkle leaf virus,MCLV)cp基因的核苷酸序列,设计了3对用于实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)的引物,以含有cp基因全长序列的重组质粒为模板,通过PCR和熔解曲线分析筛选出1对适合用于qPCR的特异性引物。以10倍梯度稀释的含有cp基因全长序列的重组质粒为模板,进行SYBR GreenⅠqPCR并制作标准曲线,建立了MCLV的qPCR检测方法。该方法对MCLV cp基因的检测灵敏度≥47.8个拷贝/μL。利用建立的qPCR方法对大田样品进行检测,结果显示15个样品都为MCLV感染阳性,其中病毒含量最高的样品的病毒拷贝数为5.26×10^4个拷贝/μL,最低的样品为8.36×10^2个拷贝/μL。MCLV qPCR检测体系的建立可以为培育健康桑树种苗、预防病毒病的发生提供精准保障技术,也为研究桑树不同生长时期或不同组织中病毒滴度变化奠定了基础。

基于qPCR检测方法的溺死诊断研究

目的针对水体中常见的硅藻、蓝藻和气单胞菌,设计相应引物,采用qPCR方法进行检测,验证该方法的特异性和检测灵敏度,并探讨其在溺死诊断中的应用价值。方法设计与溺死相关的浮游生物特异引物ND、UPA、CBR、AER、HLYA、rPOD;扩增20种浮游生物标准株DNA以确定其特异性和灵敏度;检测38只实验兔的肺、肝、肾组织的样本,计算设计的6对引物扩增产物的总体检测阳性率,并与相应的硅藻电镜检验结果对比,验证所建立方法诊断溺死的有效性。结果ND、UPA两对引物能特异扩增硅藻属,CBR能特异扩增蓝藻属,AER、HLYA、rPOD能特异扩增气单胞菌属;以上6对引物扩增产物均能达到0.0001ng的检测灵敏度。实验兔的qPCR检测结果显示,16只溺死兔肺组织均为阳性,且分别有13例肝和14例肾呈阳性,总体诊断阳性14例,阳性率可达87.50%;16只死后浸泡兔和6只空白对照兔中,只有5例死后浸泡兔的肺组织检出阳性,其余皆为阴性。电镜结果显示,16只溺死兔的肺、肝、肾均为阳性,16只死后浸泡兔和6只空白对照兔中,只有5例死后浸泡兔的肺组织电镜检出硅藻阳性,其余皆为阴性,与qPCR结果相一致;经统计学分析,上述两种方法对38只实验兔的总体诊断结果差异没有统计学意义(P=0.49>0.05),对38只实验兔的所有肺、肝、肾样本检测的诊断阳性率差异没有统计学意义(P=0.29>0.05)。结论上述6对引物结合qPCR检测方法进行溺死诊断,具有较高的灵敏度,且特异性较好,具有良好的应用前景。