多重PCR技術(shù)介紹
瀏覽次數(shù):1011 發(fā)布日期:2023-8-3
來(lái)源:蘇州阿爾法生物實(shí)驗(yàn)器材有限公司
(超)多重PCR的技術(shù)門(mén)檻到底高不高,做過(guò)PCR的人都明白,做單重PCR都會(huì)有二聚體和非特異擴(kuò)增的存在,更何況一管內(nèi)擴(kuò)增幾千重,那二聚體和非特異擴(kuò)增簡(jiǎn)直就是災(zāi)難級(jí)別的,根本看不到目標(biāo)條帶,二聚體完全掩蓋住了目標(biāo)條帶擴(kuò)增。目前,突破多重PCR技術(shù)壁壘,基本可以歸納為2個(gè)方向:生信設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)改造。
一、生信算法
很多科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了很多多重PCR引物的算法和軟件, MultiPLX計(jì)算現(xiàn)有PCR引物的相容性評(píng)分,并對(duì)多重PCR引物進(jìn)行分組;Oli2go將多個(gè)序列作為輸入,為所有序列設(shè)計(jì)多重引物和探針,其特異性檢查不僅限于單個(gè)物種,而且可以在多種物種上進(jìn)行;MPprimer和PrimerStation設(shè)計(jì)多重引物組,其擴(kuò)增子的大小不同,以便通過(guò)電泳分離;MCMC-ODPR采用Markov chain Monte Carlo優(yōu)化方法,圍繞單核苷酸多態(tài)性設(shè)計(jì)多重簡(jiǎn)并引物,注重引物的可重復(fù)使用性,以降低成本。
引人注目的應(yīng)該是,Nature Communications上的,一種二聚體似然估計(jì)的模擬退火設(shè)計(jì)(SADDLE)的算法。在大型擴(kuò)增子法測(cè)序panel中實(shí)現(xiàn)了超低的引物二聚體水平,研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了384-plex panel(768 對(duì)引物)進(jìn)行驗(yàn)證,優(yōu)化流程耗時(shí)60分鐘,而最終實(shí)驗(yàn)觀察到的引物二聚體比例僅為1%。高通量PCR儀二、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化
實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的邏輯其實(shí)很簡(jiǎn)單,多重PCR就好比多個(gè)魚(yú)鉤去釣魚(yú),現(xiàn)在問(wèn)題出在魚(yú)鉤太多,那就對(duì)魚(yú)鉤進(jìn)行優(yōu)化,上面說(shuō)的生信分析,就是利用生信算法,挑選整個(gè)體系中最合適的魚(yú)鉤,讓魚(yú)鉤彼此之間不會(huì)有干擾。而實(shí)驗(yàn)方法,則是改造魚(yú)鉤,將魚(yú)鉤改造成不容易互相干擾的樣式。一些創(chuàng)新的多重PCR技術(shù)方法,采用Ω引物結(jié)構(gòu),提高引物的特異性,減少非特異性擴(kuò)增。
或者將魚(yú)鉤封住,等到需要它的時(shí)候,再讓它發(fā)揮功能,比如:IDT的rhAmp PCR技術(shù),
使用帶RNA堿基的rhAmp引物對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行多重PCR擴(kuò)增
,RNase H2 對(duì) DNA:RNA 雜合雙鏈內(nèi)的 RNA 堿基進(jìn)行靶向切割
解除,3' 端封閉序列從而活化rhAmp 引物
。RNase H2 具有高度特異性,只切割完全互補(bǔ)匹配的RNA堿基,因此減少了非特異性雜交和引物二聚體。
其中,最經(jīng)典去除二聚體的方法,當(dāng)然是引物中引入U(xiǎn)堿基,擴(kuò)增后,使用UDG等混酶,消化多余的引物,防止引物二聚體。還有其他很多的技術(shù)方法,大部分都是在引物上的修飾或改造。
上面說(shuō)的技術(shù)方法,能夠在一定程度上解決引物二聚體的干擾問(wèn)題。但是很難徹底解決這個(gè)問(wèn)題。因此多重PCR,依然存在重?cái)?shù)限制,達(dá)到1000重算是很不錯(cuò)了。
在技術(shù)應(yīng)用上,利用多重PCR進(jìn)行病原菌檢測(cè),應(yīng)該是技術(shù)門(mén)檻最高的,因?yàn)椴≡暮吭诨颊叩慕M織或體液中有的很低,而且有人源基因組的擴(kuò)增干擾問(wèn)題(背景DNA太多),對(duì)于多重?cái)U(kuò)增帶來(lái)了很大的問(wèn)題。引物二聚體的問(wèn)題更是突出。但是多重PCR技術(shù)的便捷和低價(jià),是這個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn),因此如果能夠真的將多重PCR技術(shù)的諸多問(wèn)題解決,在許多方面,可以大規(guī)模低成本的使用,如分子遺傳育種、突變識(shí)別等方面都可以發(fā)揮巨大價(jià)值。