食品安全檢測 PCR 進(jìn)展及其應(yīng)用
一. 實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)的方法學(xué)
原理：
在real-time Q-PCR中，對整個(gè)PCR反應(yīng)擴(kuò)增過程進(jìn)行了實(shí)時(shí)的監(jiān)測和連續(xù)地分析擴(kuò)增相關(guān)的熒光信號，隨著反應(yīng)時(shí)間的進(jìn)行，監(jiān)測到的熒光信號的變化可以繪制成一條曲線。在PCR反應(yīng)早期，產(chǎn)生熒光的水平不能與背景明顯地區(qū)別，而后熒光的產(chǎn)生進(jìn)入指數(shù)期、線性期和zui終的平臺期，因此可以在PCR反應(yīng)處于指數(shù)期的某一點(diǎn)上來檢測PCR產(chǎn)物的量，并且由此來推斷模板zui初的含量。為了便于對所檢測樣本進(jìn)行比較，在real-time Q-PCR反應(yīng)的指數(shù)期，首先需設(shè)定一定熒光信號的域值，一般這個(gè)域值（threshold）是以PCR反應(yīng)的前15個(gè)循環(huán)的熒光信號作為熒光本底信號（baseline），熒光域值的缺省設(shè)置是3～15個(gè)循環(huán)的熒光信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍。如果檢測到熒光信號超過域值被認(rèn)為是真正的信號，它可用于定義樣本的域值循環(huán)數(shù)（Ct）。Ct值的含義是：每個(gè)反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號達(dá)到設(shè)定的域值時(shí)所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)。研究表明，每個(gè)模板的Ct值與該模板的起始拷貝數(shù)的對數(shù)存在線性關(guān)系，起始拷貝數(shù)越多，Ct值越小。利用已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)品可作出標(biāo)準(zhǔn)曲線，因此只要獲得未知樣品的Ct值，即可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算出該樣品的起始拷貝數(shù)。
熒光化學(xué)：
目前real-time Q-PCR所使用的熒光化學(xué)方法主要有五種，分別是：DNA結(jié)合染色，水解探針，分子信標(biāo)，熒光標(biāo)記引物，雜交探針。它們又可分為擴(kuò)增序列特異和非特異的檢測兩大類。
食品安全檢測 PCR 進(jìn)展及其應(yīng)用1. 擴(kuò)增序列非特異性檢測方法
該方法的基礎(chǔ)是DNA結(jié)合的熒光分子，如SYBR green 1等熒光染料。Real-time Q-PCR發(fā)展早期就是運(yùn)用這種zui簡單的方法，在PCR反應(yīng)體系中，加入過量SYBR green 1熒光染料，SYBR green 1熒光染料特異性地?fù)饺隓NA雙鏈后，發(fā)射熒光信號。熒光染料的優(yōu)勢在于它能監(jiān)測任何dsDNA序列的擴(kuò)增，不需要探針的設(shè)計(jì)，使檢測方法變得簡便，同時(shí)也降低了檢測的成本。然而正是由于熒光染料能和任何dsDNA結(jié)合，因此它也能與非特異的dsDNA（如引物二聚體）結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)容易產(chǎn)生假陽性信號。引物二聚體的問題目前可以用帶有熔解曲線（melting curve）分析的軟件加以解決。
2. 擴(kuò)增序列特異性檢測方法
在PCR反應(yīng)中利用標(biāo)記熒光染料的基因特異寡核苷酸探針來檢測產(chǎn)物，它又可分為直接法和間接法。食品安全檢測 PCR 進(jìn)展及其應(yīng)用
間接的方法就是利用水解探針的策略。目前在real-time Q-PCR中zui廣泛使用的TaqMan系統(tǒng)就是運(yùn)用了這個(gè)原理。PCR擴(kuò)增時(shí)在加入一對引物的同時(shí)加入一個(gè)特異性的熒光探針，該探針為一寡核苷酸，兩端分別標(biāo)記一個(gè)報(bào)告熒光基團(tuán)和一個(gè)淬滅熒光基團(tuán)，此時(shí)5′端熒光基團(tuán)吸收能量后將能量轉(zhuǎn)移給臨近的3′端熒光淬滅基團(tuán)（發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，F(xiàn)RET），因此探針完整時(shí)，檢測不到該探針5′端熒光基團(tuán)發(fā)出的熒光。但在PCR擴(kuò)增中，溶液中的模板變性后低溫退火時(shí)，引物與探針同時(shí)與模板結(jié)合。在引物的介導(dǎo)下，沿模板向前延伸至探針結(jié)合處，發(fā)生鏈的置換，Taq酶的5′-3′外切酶活性（此活性是雙鏈特異性的，游離的單鏈探針不受影響）將探針5′端連接的熒光基團(tuán)從探針上切割下來，游離于反應(yīng)體系中，從而脫離3′端熒光淬滅基團(tuán)的屏蔽，接受光刺激發(fā)出熒光信號，即每擴(kuò)增一條DNA鏈，就有一個(gè)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*同步。
