1、PCR 污染
PCR 技術的敏感性極高,極微量的污染即可導致假陽性的產生,因此,了解 PCR 污染的原因,采取相應的措施預防和消除 PCR 污染就十分重要。PCR 污染主要是隨機污染,包括 PCR 反應前污染及反應后污染。
(1)PCR 反應前污染
主要是樣品 DNA 的交叉污染。提取 DNA 使用的儀器上殘留的雜質 DNA 或反應管中殘留的 PCR 產物、PCR 操作者皮膚或頭發等均可引起樣品污染。其中 PCR 產物的污染,也稱殘留污染(carryover),是引起樣品交叉污染的主要因素。明膠、Taq DNA 聚合酶等 PCR 反應試劑等均有可能帶有雜質 DNA,因此也可導致 PCR反應前污染。
(2)PCR 反應后污染
PCR 反應后污染主要來自于 PCR 產物檢測過程,如電泳上樣、點雜交點樣時加樣器吸頭之間的污染等。
(3)潛在的 PCR 污染源
主要包括3個方面:①儀器設備的污染,樣品收集器、微量加樣器、點雜交器、離心管、離心機、切片機、pH計、水浴鍋、高壓鍋及 PCR 儀等的污染;②試劑污染,乙醇、液氮、氯仿、酶及其他生物制品(如明膠等)的污染;③操作者的污染,操作者的皮膚、頭發等均可引起 PCR 污染。
2、污染的預防
進行 PCR 反應時,遵照下列規則有助于防止 PCR 的污染。
(1)PCR 的前處理和后處理在不同的房間或不同的隔離工作臺上進行。即整個 PCR 操作要在不同的隔離區(標本處理區,PCR 擴增區,產物分析區)進行,特別是陽性對照需在另一個隔離環境中貯存、加入。
(2)試劑要分裝,每次取完試劑后蓋緊塞子。PCR 反應時將反應成分制備成混合液,然后再分裝到不同的反應管中,這樣可減少操作,避免污染。
(3)改進實驗操作,戴一次性手套,PCR 實驗應配置專用的微量可調加樣器,這套加樣器絕不能用于 PCR 反應產物的分析。用一次性移液器吸頭、反應管,避免反應液的飛濺等。
(4)檢查結果的重復性。
(5)經常處理儀器設備等潛在的 PCR 污染源,減少污染的可能。
3、實驗中的對照
每一次試驗都需要設置嚴格的對照。陽性模板作為陽性對照;陰性模板或不加模板作為陰性對照。
4、擴增反應為陰性結果(無產物)時應采取的措施
(1)取 10μL 擴增混合液作模板再進行 PCR 擴增。
(2)增加 Taq DNA 聚合酶的濃度。
(3)增加靶 DNA 量。
(4)若模板為粗制品,提純樣品。
(5)增加擴增循環次數。
5、PCR 產物純化
PCR 反應完成目標 DNA 的擴增后,PCR 產物可以用于進一步的研究,例如用于 DNA 測序、克隆、分析基因的功能和表達等。然而,通過 PCR 反應后體系中仍然存在具有活性的 DNA 聚合酶,剩余的 dNTP、引物以及反應緩沖體系中的各種金屬離子等。因此,我們必須通過一定的方法從反應體系中提純 PCR 反應的擴增產物,才有利于進一步的分析研究。然而,實驗表明使用常規的苯酚/氯仿、乙醇沉淀等提取法并不能分離和滅活耐熱DNA 聚合酶。而這些存活的 DNA 聚合酶對后續的 PCR 產物的克隆等研究造成不同程度的影響,例如 DNA 聚合酶會使由限制性內切酶消化產生的3'末端凹陷被重新填充,因此,耐熱的 DNA 聚合酶的滅活分離一度成為多個實驗室克隆 PCR 擴增產物中遇到的一大難題。常規的 PCR 產物純化的基本過程如下:首先使用瓊脂糖凝膠電泳分離除去反應體系中靶序列的非特異性擴增片段,然后使用蛋白酶 K 滅活耐熱的 DNA 聚合酶,此后使用常規的苯酚/氯仿抽提法除去剩余的 dNTP,離心、乙醇洗脫后干燥,最后使用高效液相色譜或者凝膠電泳分離反應體系中剩余的引物和引物二聚體。通過瓊脂糖凝膠電泳-溴化乙啶染色可以鑒定所提純的 PCR 反應產物的純度。
6、假陽性
假陽性是指出現的 PCR 擴增條帶與目的靶序列條帶一致,有時其條帶更整齊,亮度更高。產生的原因有:①引物設計不合適:選擇的擴增序列與非目的擴增序列有同源性,因而在進行 PCR 擴增時,擴增出的 PCR 產物為非目的序列;②靶序列太短或引物太短;③靶序列或擴增產物的交叉污染。解決方法有:操作輕柔,防止靶序列吸入加樣槍內或濺出離心管外造成污染;除酶及不能耐高溫的物質外,所有試劑或器材高壓消毒;離心管及加樣槍頭等一次性使用。必要時,可在加標本前,將反應管和試劑用紫外光照射,以破壞存在的核酸。
7、假陰性
假陰性是指不出現特異擴增帶,可能原因:引物設計不合理,酶失活或酶量不足,模板量太少,退火溫度不合適,循環次數過少,產物未及時電泳檢測等。解決方法有:重新設計引物,增加酶量或調換酶,增加模板量,調整退火溫度,增加循環次數,及時檢測擴增產物,一般在 48h 以內進行。