本發(fā)明涉及一種熒光定量PCR反應(yīng)液及方法,尤其涉及一種應(yīng)用于Taqman-MGB探針的熒光定量PCR反應(yīng)液及方法,屬于分子生物學(xué)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法領(lǐng)域。
背景技術(shù):
Taqman熒光定量PCR技術(shù)擴(kuò)增時(shí)在加入一對(duì)引物的同時(shí)加入一個(gè)特異性的Taqman熒光探針,也稱水解探針,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)。常用的熒光淬滅基團(tuán)有TAMRA,BHQ1和MGB等。MGB(Minor Groove Binder)是小溝結(jié)合物,其本身是一個(gè)化學(xué)基團(tuán),可以與探針-模板DNA雙鏈中的小溝進(jìn)一步形成氫鍵,從而提高Taqman-MGB探針與模板的結(jié)合穩(wěn)定性。
Taqman-MGB探針具有許多特殊、優(yōu)良的性質(zhì):1、Taqman-MGB探針比普通Taqman探針(比如Taqman-TAMRA探針和Taqman-BHQ1探針,一般長(zhǎng)度為25-35bp)更短,一般為15bp左右;2、MGB可以提高探針Tm值10℃左右,提高配對(duì)與非配對(duì)模板間的Tm值差異;3、MGB探針特異性更高,可區(qū)分模板一個(gè)堿基的差異;4、MGB為不發(fā)光的熒光基團(tuán),并且與報(bào)告基團(tuán)的空間位置更接近,可以使實(shí)驗(yàn)的背景更低,信噪比更高,結(jié)果更精確,靈敏度更高。
Taqman-MGB探針的特點(diǎn)使其多應(yīng)用于普通Taqman探針不能勝任的領(lǐng)域,比如SNP分型、已知點(diǎn)突變的突變型和雜合子基因的檢測(cè)以及microRNA的檢測(cè)等。
但現(xiàn)有技術(shù)的Taqman-MGB探針存在兩個(gè)缺陷:一是MGB探針酶切降解的過程中,需要用5'-3'外切酶高活性的DNA聚合酶,這種高外切酶活性的DNA聚合酶被少數(shù)廠家壟斷,成本很高;二是Taqman-MGB探針的熒光定量PCR反應(yīng)液需要專用的反應(yīng)液。
具體地,由于MGB具有與探針-模板DNA雙鏈中的小溝形成氫鍵的特點(diǎn),具有普通外切酶活性的DNA聚合酶很難將MGB探針酶切降解。如果要水解MGB探針,需要5'-3'外切酶高活性的DNA聚合酶,而這種高外切酶活性的DNA聚合酶的生產(chǎn)技術(shù)一般為國(guó)外少數(shù)廠家壟斷,比如ABI公司(Life公司)。
由于Taqman-MGB探針在識(shí)別模板的過程中影響因素較多,普通Taqman探針的熒光定量PCR反應(yīng)液并不適用于Taqman-MGB探針?,F(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)水解Taqman-MGB探針專用反應(yīng)液的廠家只有1-2家,這些產(chǎn)品的價(jià)格昂貴,且無論在穩(wěn)定性、擴(kuò)增效率及檢測(cè)靈敏度上都并不完善。
因此,適用MGB的DNA聚合酶和反應(yīng)液限制了Taqman-MGB探針的應(yīng)用和推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明第一方面的目的是提供一種熒光定量PCR反應(yīng)液,包括具有外切酶活性的DNA聚合酶、DNA聚合酶增強(qiáng)劑、DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑、基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑。具體為:
所述熒光定量PCR反應(yīng)液的成分為:10~50mM pH值8.0~8.9的Tris-HCl,10~60mM的KCl,2~5mM的MgCl2,100~300μM的dNTP,0.025~0.1U/μL的DNA聚合酶,0.5×ROX,5~10%的基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑,1~3%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑,10~30%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑。
所述熒光定量PCR反應(yīng)液不限于以上成分,還可包括引物、模板、探針、水等用于PCR反應(yīng)的成分。
所述引物包括上游引物和下游引物,所述上游引物與所述下游引物摩爾比為1:1,濃度為8~12μM,優(yōu)選10μM。所述探針為Taqman-MGB探針。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,Tris-HCl、KCl、MgCl2、dNTP、DNA聚合酶和ROX可以是Buffer緩沖液,所述Buffer緩沖液可以是5×PCR Buffer、pH值為7.8~9.0。
本發(fā)明熒光定量PCR反應(yīng)液中涉及的百分比為體積百分比或質(zhì)量體積百分比,當(dāng)反應(yīng)液中的成分為液體時(shí)為體積百分比,當(dāng)反應(yīng)液中的成分為固體物質(zhì)時(shí)為質(zhì)量體積百分比。
所述DNA聚合酶為普通耐熱DNA聚合酶,具有5'-3'聚合酶活性和/或5'-3'外切酶活性。進(jìn)一步地,所述DNA聚合酶為具有較高的5'-3'外切酶活性的DNA聚合酶,優(yōu)選Takara EX TaqTM HS酶。
所述基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑選自NP-40、TritonX-100、NaCl、KCl中的一種或多種組合,所述NP-40和/或TritonX-100在所述基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑中的體積百分比為16.7%~33.3%,所述NaCl和/或KCl的摩爾濃度為10~25mM。其主要作用為穩(wěn)定基礎(chǔ)熒光值,使熒光值在呈指數(shù)上升之前保持穩(wěn)定。
所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑選自牛血清蛋白、二甲亞砜、甲酰胺、亞精胺、環(huán)糊精、甜菜堿中的一種或多種組合,所述牛血清蛋白在所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑中的質(zhì)量體積比為0.5%~1%,所述亞精胺和或環(huán)糊精的摩爾濃度為50~150mM,所述甜菜堿和或甲酰胺和/或二甲亞砜的摩爾濃度為1.5~2.5M。所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑具有明顯的提高DNA聚合酶的5'-3'外切酶活性的作用,并且具有促進(jìn)MGB與DNA小溝結(jié)合的能力,同時(shí)具有非常明顯的FAM、HEX和VIC熒光增強(qiáng)效果。使普通DNA聚合酶能夠水解Taqman-MGB探針。
所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑選自明膠、透明質(zhì)酸、二硫蘇糖醇中的一種或多種組合,所述明膠和/或透明質(zhì)酸在所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑中的質(zhì)量體積比為1.2%~3.6%,所述二硫蘇糖醇的摩爾濃度為0.01~0.05mM。所述DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑有效的延長(zhǎng)和穩(wěn)定了DNA聚合酶增強(qiáng)劑的活性。
所述引物包括上游引物和下游引物,所述上游引物與所述下游引物摩爾比為1:1,濃度為8~12μM,優(yōu)選10μM。所述探針為Taqman-MGB探針。
進(jìn)一步地,所述反應(yīng)液的成分為:10mM pH值8.5的Tris-HCl,50mM的KCl,4mM的MgCl2,200μM的dNTP,0.05U/μL的DNA聚合酶,0.5×ROX dye II,6%的基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑,2%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑,20%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑。
本發(fā)明第二方面的目的是提供一種熒光定量PCR反應(yīng)液的應(yīng)用方法,步驟如下:
(1)模板的制備:通過磁珠血漿/血清游離DNA/RNA提取試劑盒從混合血漿中提取血漿游離RNA,并進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,合成得到混合血漿逆轉(zhuǎn)錄的cDNA。
(2)反應(yīng)液的制備:
按照本發(fā)明第一方面目的提供的一種熒光定量PCR反應(yīng)液的配方進(jìn)行反應(yīng)液制備。即,至少包含如下成分:10~50mM pH值8.0~8.9的Tris-HCl,10~60mM的KCl,2~5mM的MgCl2,100~300μM的dNTP,0.025~0.1U/μL的DNA聚合酶,0.5×ROX,5~10%的基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑、1~3%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑、10~30%的DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑。
(3)反應(yīng):
步驟(2)制備的反應(yīng)液在熒光定量PCR儀中進(jìn)行反應(yīng),模板選用步驟(1)制備的混合血漿逆轉(zhuǎn)錄的cDNA,PCR擴(kuò)增條件為:95℃預(yù)變性30秒;95℃變性5秒,60℃退火34秒,共40個(gè)循環(huán)。
本發(fā)明第三方面的目的是提供一種適用于Taqman-MGB探針的熒光定量PCR試劑盒,基于本發(fā)明涉及的一種熒光定量PCR反應(yīng)液。
本發(fā)明涉及的一種熒光定量PCR反應(yīng)液(以下簡(jiǎn)稱反應(yīng)液),包含基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑、DNA聚合酶增強(qiáng)劑以及保護(hù)劑。DNA聚合酶增強(qiáng)劑具有明顯的提高DNA聚合酶5'-3'外切酶活性的作用,使普通DNA聚合酶能夠水解Taqman-MGB探針。
本發(fā)明涉及的反應(yīng)液不僅適用于FAM、HEX和VIC標(biāo)記的Taqman-MGB探針,還同時(shí)適用于FAM、HEX和VIC標(biāo)記的Taqman-BHQ1和/或TAMARA探針,具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
本發(fā)明含增強(qiáng)劑的一種熒光定量PCR反應(yīng)液擴(kuò)增樣本的Ct值較低;含基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑的反應(yīng)液PCR擴(kuò)增曲線較平,穩(wěn)定基礎(chǔ)熒光值,提高擴(kuò)增效率;含保護(hù)劑的反應(yīng)液在-20℃環(huán)境下保存6個(gè)月后仍然具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,Ct值基本保持不變,延長(zhǎng)反應(yīng)液的有效期。
通過本發(fā)明涉及的反應(yīng)液與現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)液在Taqman-MGB探針應(yīng)用中的對(duì)比實(shí)驗(yàn),本發(fā)明涉及的反應(yīng)液與現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)液的Ct值之差高達(dá)4.994,即本發(fā)明反應(yīng)液擴(kuò)增同樣一份臨床樣本的結(jié)果是現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)液的31.87倍,本發(fā)明涉及的反應(yīng)液的靈敏度明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù),具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1中反應(yīng)液體系1與反應(yīng)液體系2對(duì)microRNA-21的進(jìn)行PCR實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)增曲線;
圖2為實(shí)施例2中反應(yīng)液體系1與反應(yīng)液體系3對(duì)microRNA-21的進(jìn)行PCR實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)增曲線;
圖3為實(shí)施例3中反應(yīng)液體系1與反應(yīng)液體系4在-20℃的條件下保存15天后,對(duì)microRNA-21的進(jìn)行PCR實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)增曲線;
圖4為實(shí)施例4中反應(yīng)液體系1與商品化體系1對(duì)microRNA-21的進(jìn)行PCR實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)增曲線;
圖5為實(shí)施例6中對(duì)反應(yīng)液體系1與反應(yīng)液體系4連續(xù)監(jiān)測(cè)micriRNA-21的Ct值結(jié)果趨勢(shì)圖;
圖6為實(shí)施例7中商品化反應(yīng)體系1的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線1;
圖7為實(shí)施例7中商品化反應(yīng)體系1的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線2;
圖8為實(shí)施例7中商品化反應(yīng)體系2的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線1;
圖9為實(shí)施例7中商品化反應(yīng)體系2的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線2;
圖10為實(shí)施例7中優(yōu)化反應(yīng)液體系(反應(yīng)液體系1)的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線1;
圖11為實(shí)施例7中優(yōu)化反應(yīng)液體系(反應(yīng)液體系1)的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線2。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例,進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。應(yīng)該理解,下面的實(shí)施例只是作為具體說明,而不限制本發(fā)明的范圍,同時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所做的顯而易見的改變和修飾也包含在本發(fā)明范圍之內(nèi)。本實(shí)施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明實(shí)施例中涉及的各實(shí)驗(yàn)材料說明:
microRNA-21是目前研究最多的miRNAs之一,參與多種腫瘤的發(fā)生和一些病理生理改變,本發(fā)明具體實(shí)施方式以血漿microRNA-21的檢測(cè)為例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
5×PCR Buffer pH8.5(江蘇然科生物技術(shù)有限公司)含:50mM的Tris-HCl,250mM的KCl,20mM的MgCl2,1000μM的dNTP,5U的Takara EX TaqTM HS酶,2.5×ROX。dNTP購(gòu)自上海生工,Takara EX TaqTM HS酶和50×ROX購(gòu)自大連寶生物,microRNA-21、引物和探針由上海英駿合成。商品化熒光定量反應(yīng)預(yù)混液購(gòu)自大連寶生物(商品化體系1),貨號(hào)為RR390;Taqman-MGB專用熒光定量反應(yīng)預(yù)混液購(gòu)自Life公司(商品化體系2),貨號(hào)為4440040。
hsa-microRNA-21-5p水解探針序列:5'-CTGGATACGACTCAACA-3'(SEQ ID NO:1),在其5'端帶有熒光基團(tuán)6-FAM(6-羧基熒光素),3'端帶有熒光淬滅基團(tuán)MGB。
hsa-miR-21-5p上游引物:5'-GCCCGCTAGCTTATCAGACTGATG-3'(SEQ ID NO:2)
hsa-miR-21-5p下游引物:5'-GTGCAGGGTCCGAGGT-3'(SEQ ID NO:3)
試劑處理制備及反應(yīng)方法:
(1)模板的制備:從5份混合血漿中提取血漿游離RNA(磁珠法血漿(血清)游離DNA/RNA提取試劑盒,江蘇然科生物技術(shù)有限公司),逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA(逆轉(zhuǎn)錄試劑盒,江蘇然科生物技術(shù)有限公司),命名為血漿1、血漿2、血漿3、血漿4、血漿5。
(2)反應(yīng)液的制備:
按照實(shí)施例1~5的配方表進(jìn)行反應(yīng)液制備,配方表中所述增強(qiáng)劑為DNA聚合酶增強(qiáng)劑,表中所述保護(hù)劑為DNA聚合酶增強(qiáng)劑的保護(hù)劑。
其中,表中所述基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑的成分為25.5%的NP-40和12.5mM的NaCl,表中所述增強(qiáng)劑的成分為0.8%的牛血清蛋白、100mM環(huán)糊精和2M甜菜堿,表中所述保護(hù)劑的成分為2.5%的明膠和0.03mM二硫蘇糖醇。
模板選用5份混合血漿逆轉(zhuǎn)錄的cDNA。本發(fā)明中反應(yīng)液體系1為優(yōu)化反應(yīng)液體系。
(3)反應(yīng):
反應(yīng)液在熒光定量PCR儀ViiA 7Dx中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)液體系1~4、商品化體系1的PCR擴(kuò)增條件為:95℃預(yù)變性30秒;95℃變性5秒,60℃退火34秒,共40個(gè)循環(huán)。
商品化體系2的PCR擴(kuò)增條件為:95℃預(yù)變性10分鐘;95℃變性30秒,60℃退火1分鐘,共40個(gè)循環(huán)。
實(shí)施例1
優(yōu)化反應(yīng)液體系中增強(qiáng)劑的作用,其配方如下:
實(shí)施例2
優(yōu)化反應(yīng)液體系中基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑的作用,其配方如下:
實(shí)施例3
優(yōu)化反應(yīng)液體系中保護(hù)劑的作用,其配方如下:
實(shí)施例4
優(yōu)化反應(yīng)液體系和商品化體系1的熒光定量PCR比較,其配方如下:
實(shí)施例5
優(yōu)化反應(yīng)液體系和商品化體系2的熒光定量PCR比較,其配方如下:
實(shí)施例1~5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析:
實(shí)施例1結(jié)果如表1和圖1所示,含增強(qiáng)劑的反應(yīng)液體系1擴(kuò)增的5份血漿的microRNA-21的Ct值為31.61,SD為0.443,而不含增強(qiáng)劑的反應(yīng)液體系2的Ct值為37.803,SD為1.02。
表1實(shí)施例1的micriRNA-21的Ct值結(jié)果比較
實(shí)施例2結(jié)果如圖2所示,含基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑的反應(yīng)液體系1的基礎(chǔ)熒光值曲線較平,而不含基礎(chǔ)熒光穩(wěn)定劑的反應(yīng)液體系2的基礎(chǔ)熒光值隨循環(huán)數(shù)增加呈緩慢上升趨勢(shì)。
實(shí)施例3含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系1擴(kuò)增的5份血漿的microRNA-21的Ct值為31.61,而不含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系4的Ct值為31.57,二者差別不大,但當(dāng)二者共同在-20℃的條件下保存15天,測(cè)得反應(yīng)液體系1擴(kuò)增的血漿的microRNA-21的Ct值為30.772,而不含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系4的Ct值為32.891,如圖3所示。
實(shí)施例4的結(jié)果如表2和圖4所示,以5份血漿為樣本,反應(yīng)液體系1測(cè)定的micriRNA-21平均Ct值為31.629,SD為0.448,而商品化體系1的平均Ct值為36.623,SD為0.526。從5份血漿的microRNA-21結(jié)果可以看出,反應(yīng)液體系1與商品化體系1兩者之間的平均Ct值差為4.994(36.623-31.629),也就是說反應(yīng)液體系1擴(kuò)增同樣一份臨床樣本的結(jié)果是商品化體系1的31.87倍,結(jié)果說明反應(yīng)在液體系1在Taqman-MGB探針應(yīng)用中的靈敏度明顯優(yōu)于商品化體系1。
表2反應(yīng)液體系1測(cè)定血漿中micriRNA-21結(jié)果與商品化體系1結(jié)果的比較
實(shí)施例5的結(jié)果如表3所示,以5份血漿為樣本,反應(yīng)液體系1測(cè)定的micriRNA-21平均Ct值為31.629,SD為0.448,而商品化體系2的平均Ct值為33.898,SD為0.542。反應(yīng)液體系1與商品化體系2兩者之間的平均Ct值差為2.269(33.898-31.629),也就是說反應(yīng)液體系1擴(kuò)增同樣一份臨床樣本的結(jié)果是商品化體系2的4.82倍,結(jié)果說明反應(yīng)液體系1在Taqman-MGB探針應(yīng)用中的靈敏度同樣明顯優(yōu)于Taqman-MGB探針專用的商品化體系2。
表3反應(yīng)液體系1測(cè)定血漿中micriRNA-21結(jié)果與商品化體系2結(jié)果的比較
實(shí)施例6
穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn):
將實(shí)施例3的含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系1和不含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系4,各分裝12份,在-20℃環(huán)境下保存,每15天(0.5月)取出一支,以逆轉(zhuǎn)錄的cDNA為模板,進(jìn)行PCR擴(kuò)增的穩(wěn)定性試驗(yàn)。
檢測(cè)結(jié)果如表4和圖5所示,優(yōu)化體系穩(wěn)定性的研究表明,含保護(hù)劑的反應(yīng)液體系1在6個(gè)月內(nèi)的Ct值平均為31.458,SD為0.586;而不含保護(hù)劑的優(yōu)化體系Ct值呈上升趨勢(shì),在1個(gè)半月無法檢出micriRNA-21濃度。
表4連續(xù)監(jiān)測(cè)micriRNA-21的結(jié)果比較
實(shí)施例7
優(yōu)化反應(yīng)液體系(反應(yīng)液體系1)、商品化體系1與商品化體系2的標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。
標(biāo)準(zhǔn)曲線模板的制備:人工合成microRNA-21序列,用水稀釋microRNA-21序列至107,106,105,104copies/μl。以稀釋的microRNA-21序列為模板逆轉(zhuǎn)錄合成microRNA-21cDNA(逆轉(zhuǎn)錄試劑盒,江蘇然科生物技術(shù)有限公司)。
分別以107,106,105,104copies/μl的microRNA-21逆轉(zhuǎn)錄的cDNA為模板,制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果如下:
表5商品化反應(yīng)體系1、商品化反應(yīng)體系2及優(yōu)化反應(yīng)液體系的microRNA-21標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果
如表5和圖6~11所示的三組體系標(biāo)準(zhǔn)曲線的結(jié)果,表明,商品化體系1的microRNA-21的擴(kuò)增效率為87.109%,R2為0.984;商品化體系2的microRNA-21的擴(kuò)增效率為82.43%,R2為0.999;本發(fā)明優(yōu)化體系microRNA-21的擴(kuò)增效率為96.149%,R2為0.995。
從標(biāo)準(zhǔn)曲線的結(jié)果可以看出,本發(fā)明能有效的提高擴(kuò)增效率,擴(kuò)增效率明顯優(yōu)于商品化體系1和Taqman-MGB探針專用的商品化體系2。從三組體系標(biāo)準(zhǔn)曲線相應(yīng)濃度的Ct同樣可以看出,本發(fā)明在擴(kuò)增合成模板時(shí)的靈敏度也明顯優(yōu)于商品化體系的結(jié)果。
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<221> hsa-microRNA-21-5p水解探針序列
<400> 1
CTGGATACGACTCAACA 17
<210> 2
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> hsa-miR-21-5p上游引物
<400> 2
GCCCGCTAGCTTATCAGACTGATG 24
<210> 3
<211> 16
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> hsa-miR-21-5p下游引物
<400> 3
GTGCAGGGTCCGAGGT 16