RT-qPCR 相对定量:Power SYBR 20 μL 体系与 ΔΔCq 算例

以小鼠细胞 cDNA 为例,在标准模式 ABI 7500 上完成板图、20 μL 加样、熔解曲线、效率检查及相对表达计算,逐项处理 NTC 和 No-RT。

01本篇适用条件

固定为两步RT-qPCR:模板来自前篇High-Capacity RT,已1:5稀释;qPCR用Applied Biosystems Power SYBR Green PCR Master Mix(例如4367659),在ABI7500标准模式运行,不使用PowerUp或Fast体系。示例比较A、B两份普通NIH/3T3样本,目标为Actb,候选内参为Rplp0;二者必须使用已有小鼠cDNA特异性、产物长度及效率记录的成对引物,且Rplp0已在本实验条件验证稳定。若没有这些资料,先做下面的验证,不把教程中的基因名当成内参稳定性证明。两份样本仅演示流程,不能替代每组至少若干独立生物学重复的设计。

02实验原理

实时荧光定量 PCR 在扩增过程中测量荧光并估计 Cq。相对定量先将目标与稳定内参归一化,再与校准组比较。2⁻ΔΔCq 假设扩增效率接近理想且目标与内参相当;不满足时需使用适当的效率校正方法。

03安全与适用范围

佩戴实验服、手套和护目镜。核酸染料、裂解液及电泳设备按试剂 SDS 与机构 SOP 使用;接触样本后更换手套。人源及动物来源样本还需符合相应生物安全与伦理要求。

04材料与仪器

  • Power SYBR Green PCR Master Mix 2×,A/B的cDNA和匹配No-RT,独立无核酸酶水。
  • 小鼠Actb及Rplp0两对引物,各有序列、来源、扩增长度、单一熔解峰及效率报告,工作液各10 μM;缺任何一项先验证。
  • ABI7500兼容的96孔光学反应板和光学膜、板离心适配器、过滤枪头及合格移液器、避光盒。
  • 仪器维护/染料校准记录、板图、可导出Cq与扩增曲线的数据软件。

05配液与用量

20 μL单孔组分工作液体积终量/终浓度
Power SYBR Green PCR Master Mix2×10 μL1×,含厂商被动参比体系
Forward primer10 μM0.6 μL300 nM
Reverse primer10 μM0.6 μL300 nM
无核酸酶水—6.8 μL补足体积
1:5稀释cDNA每μL对应5 ng起始RNA2 μL10 ng起始RNA等效量/孔
合计—20 μLNTC以水2 μL替模板;No-RT用匹配No-RT2 μL

每个基因安排A、B、A-NoRT、B-NoRT、NTC各3复孔,共15孔。各基因单独配17份共享液:2×mix170 μL、Forward10.2 μL、Reverse10.2 μL、水115.6 μL,总306 μL;每孔分18 μL,另加模板/对照2 μL。两个基因分别配液,共30孔,不把两种基因的引物放同一混液。

06时间安排

阶段条件时间/循环
配液、封板、收液冰上或按试剂温控要求30–45分钟
热启动酶激活95°C10分钟
变性95°C15秒
退火/延伸并采荧光60°C1分钟
上述两步循环标准模式40循环
熔解曲线95°C15秒、60°C1分钟、升温至95°C使用7500标准dissociation程序,记录实际升温速率
质控与计算保存所有原始曲线30–45分钟

07开始前的准备

首次做该引物对时先用混合cDNA做5点四倍稀释:D0为原1:5稀释cDNA,D1取D0 20 μL加水60 μL,混匀;依次同法配D2–D4,各点三复孔及NTC。两引物对用本20 μL体系分别验证,绘Cq对log10输入量回归,效率E=10^(−1/斜率)−1;教学预设90%–110%、R²≥0.99且特异峰单一。目标/内参效率应相近,未达到时先优化或使用适当效率校正方法。稀释点超出检出范围不硬纳入回归。另用独立生物学样本验证候选内参稳定;没有证据不直接报告ΔΔCq。

08逐步操作

  1. 建板图:Actb用A1–A3放A,A4–A6放B,A7–A9放A-NoRT,A10–A12放B-NoRT,B1–B3放NTC;Rplp0相同顺序放C1–C12及D1–D3。每份连续3孔,写明孔号后再开试剂。
  2. 冰上解冻cDNA、引物和需要解冻的试剂,2×mix按瓶签温度要求处理,轻混后短暂收液,避光。核实仍为Power SYBR普通标准体系,不因名称接近就换成PowerUp/Fast程序。
  3. Actb共享液按170 μL 2×mix、10.2 μL Forward、10.2 μL Reverse、115.6 μL水配至306 μL,缓慢吹打约10次并短暂收液。Rplp0另管按相同体积配制,只换对应成对引物。
  4. 向板图对应孔分别分18 μL相应共享液;每加完一行立即勾选。避免将Actb共享液分到Rplp0孔,剩余液体不倒回原瓶。
  5. 先给全部NTC孔加2 μL水,接着给No-RT孔各加2 μL相应No-RT,最后给A/B孔各加2 μL对应cDNA。所有加样换过滤头,同一孔不重复加;总量核对20 μL。
  6. 用适用光学膜封板,专用压膜工具沿每孔及四周压实,勿用手触光学孔顶。板离心约500×g、1分钟(须在板及转子许可范围内),检查无气泡和挂壁,膜边无翘起;失效封膜需换新。
  7. 在ABI7500选择SYBR Green、与此Power SYBR体系兼容的被动参比设置和Standard运行模式,填20 μL反应体积,输入样本与技术复孔。板型、参比设置和程序保存到原始运行文件。
  8. 设置95°C10分钟激活;40循环95°C15秒、60°C1分钟,在60°C步骤采集荧光。激活步骤不可缩成其他快速试剂的20–30秒;本体系不自行加入额外UNG。
  9. 加上7500标准熔解分析:95°C15秒、60°C1分钟,再按本机软件标准dissociation ramp逐步升到95°C并采集荧光。记录软件给出的实际升温速率;硬件/软件不支持此程序时先由仪器负责人建立等价已验证程序,勿随意套用CFX的步进参数。
  10. 确认板方向和装载位置后上机,启动并保存运行文件。结束后不要在前扩增区开板;已扩增板保持密封进入后扩增废物路线。
  11. 先看所有扩增曲线、基线和阈值是否在指数扩增区,再看熔解峰。NTC或No-RT若出现与样本相同熔解峰,暂停该基因结果解释;晚期低温峰可能为二聚体,但需产物验证,不能只凭Cq晚就当作阴性。
    qPCR扩增曲线同时标出基线、阈值、Ct与无模板对照

    用原图把基线、阈值和Ct联系起来,保留NTC曲线及完整循环坐标。相对定量仍需先通过本篇对照、特异性和效率检查。

    Power SYBR Green PCR Master Mix User Guide,物理PDF第32页厂商版权;公开技术手册局部摘录,非商业推广;未声明开放许可查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
    qPCR阈值过低和过高的两幅完整扩增曲线

    两幅原图分别展示阈值低于或高于指数扩增区的情况,阈值位置可影响Cq及其离散。应核对整批曲线与一致设置,不为了得到预期倍数逐孔调阈值。

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    特异产物与引物二聚体的两条熔解曲线及标注

    原示例特异产物峰约80.5°C、二聚体峰约75°C;数值取决于序列和体系,不能用作Actb/Rplp0的统一判定温度。异常低温峰需结合NTC及产物验证。

    Power SYBR Green PCR Master Mix User Guide,物理PDF第40页厂商版权;公开技术手册局部摘录,非商业推广;未声明开放许可查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
  12. 对每组三孔检查Cq离散。教学预设技术复孔最大差≤0.5 Cq;超过时核查漏加样、气泡、低拷贝和曲线,标记原因并按事前规则重做。不得仅删掉最不符合预期的孔,也不把未扩增孔赋值为40参与平均。
  13. 在对照、特异性和效率都合格后,分别求同一样本目标与内参的技术复孔平均Cq,再算ΔCq=Cq目标−Cq内参。用A为校准,ΔΔCq=ΔCq(B)−ΔCq(A),相对表达=2^(−ΔΔCq)。
  14. 演示数值:A目标均值25、内参20,因此ΔCq(A)=5;B目标23、内参20,因此ΔCq(B)=3;ΔΔCq=3−5=−2,相对表达=2²=4。A定义为1,B为A的4倍。这是算术示例,不是本次实测数据。
  15. 正式比较对每个独立生物学样本分别计算ΔCq,再在相应统计尺度上汇总及估计不确定性;技术三复孔不算n=3。保留原始Cq表、曲线、排除原因、效率报告、板图及分析公式,禁止只导出最终倍数。

09结果判断与质控

成功要求包含可靠的NTC/No-RT、特异熔解峰、技术复孔一致、目标和内参效率适用且内参稳定。2⁻ΔΔCq只有在相关效率假设成立时才用于简化计算,不能把一个漂亮倍数当作质量保证。无扩增是“未检出/需进一步判断”,不是绝对零表达;两组只有一份生物学样本时不声称存在有统计学证据的组间差异。

qPCR多条扩增曲线、基线区域与阈值线示意

指数增长阶段的曲线与阈值交点决定Ct/Cq,早期噪声不能当作扩增。原图为手册软件示例,不是本篇结果;本篇仍需检查NTC、No-RT、熔解曲线与技术重复。来源为Applied Biosystems技术手册,非商业推广。

Power SYBR Green PCR Master Mix User Guide,Interpreting the Results;物理 PDF 第33页厂商版权;公开技术手册局部摘录,非商业推广;未声明开放许可查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
qPCR基线设置正确、过低和过高的三组扩增图

由上至下比较基线窗口正确、结束周期过早及过晚时的曲线形态;蓝色括号标出窗口。图解释软件分析设置,不是要求把窗口照抄到本篇数据;应按真实曲线并用一致标准分析。来源为Applied Biosystems技术手册,非商业推广。

Power SYBR Green PCR Master Mix User Guide,Baseline Set Correctly/Too Low/Too High;物理 PDF 第34页厂商版权;公开技术手册局部摘录,非商业推广;未声明开放许可查看技术来源 ↗点击图片查看原图 ↗
旧汇编差异显示dd-PCR放射自显影三泳道原图及图例

保留三条泳道及图例。原文dd-PCR指差异显示PCR,不是数字滴度PCR;该旧方法的放射自显影不作为本篇操作推荐,也不由条带亮度推算RT-qPCR相对表达。

《分子生物学实验手册 来源网络仅供参考》,用户提供汇编,物理PDF第146页用户提供文档,技术图局部摘录点击图片查看原图 ↗

10实验记录模板

孔号基因/引物批次生物学样本RT/No-RT/NTC模板等效ngCq熔解峰纳入/排除原因
待填待填待填待填10或对照待填待填待填
样本目标平均Cq内参平均CqΔCq校准样本ΔΔCq2^-ΔΔCq效率/内参证据文件
A/B待填待填待填A待填待填待填

11常见问题与排错

NTC晚期扩增

比较熔解温度与样本,结合电泳区分二聚体和污染;同峰时停止结果解释并换工作液复查。

No-RT阳性但NTC干净

重点查RNA残余gDNA及引物特异性,重新去DNA;不能靠在分析软件中取消No-RT孔解决问题。

技术复孔差异大

检查移液和封膜,低拷贝样本需重新设计输入和重复策略,不能任意提高Cq截止值。

目标和内参效率不同

先优化引物/模板输入及抑制物;必要时采用效率校正模型,不继续套2⁻ΔΔCq。

12参考资料

  • Power SYBR Green PCR Master Mix User Guide,4367218 Rev.E:已核对2×组分、10–50 μL适用体积、300 nM引物矩阵及95°C10分钟/40循环95°C15秒、60°C1分钟。本例20 μL为按比例缩小的明确教学规模,熔解采用7500软件标准程序。
  • MIQE guidelines,PMID19246619:作为报告与质量原则参考;0.5 Cq、效率范围及R²为本文预设教学验收条件,不冒充所有实验通用强制阈值。
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做完最后一步,再核对原始记录。填写实际用量、起止时间与观察结果;遇到异常,先记录,再查看排错说明。