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消失的特异扩增带?看荧光PCR如何解决脱靶问题,拒绝假阴性!

2024年07月11日
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本期迎来《荧光PCR技术常见困扰专题》的终结篇,我们将聚焦大家都关心的脱靶问题展开讨论。还想查看前期系列文章?免爬楼合集如下!

 

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作为生物遗传物质的核酸为了更快的适应生存环境,会不断的以突变、重组、整合等方式丰富自身基因丰度。研究发现,除了一些需要高度保守的基因区域(例如管家基因)外,其他基因区域都存在或多或少的突变现象。除此之外,一些生物的由于其遗传物质的特殊性,基因突变异常迅速,比如引发全球疫情的新型冠状病毒,从2019年末开始至2022年底,共3年多的时间内,已经有了几百个突变株。过快的突变速度,也使相当一部分的新冠核酸检测试剂迅速失效。究其原因便是检测区域核酸发生突变后造成的检测脱靶。

 

 

什么是脱靶?

WHAT IS OFF-TARGET

Q

 

A

 

@

 

 

顾名思义,脱靶意味着假阴性的出现。对于基于探针法的荧光PCR而言,理论上一个碱基的不匹配,便会造成无法检测的结果,这种特性也是探针法荧光PCR技术维持高特异性的基础之一。但也正由于这种特性,大大增加了引物探针序列的设计难度。下图对4条人类Alu基因进行了序列比对(4条序列均来自于GeneBank),从图中可以看出,在短短40个碱基长度内(175-215),出现了基因点突变和缺失/插入两种突变类型共6个位点的突变。若要想在此段区域内设计一条普通探针检测序列,难度相当大。

 

 

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图1 4条人类Alu基因序列比对图

 

 

也许会有小伙伴提出可以多设计几条探针,或者改变探针形式,再或者直接更换检测方法。上述的想法理论上可行,但是不具备可操作性。例如4条不同的序列可以设计4条探针,但是这样的话不仅实验成本会翻4倍,探针序列越多,对PCR体系造成的影响越大。此外,即便是4条探针也无法覆盖所有人的Alu序列。其次,无论探针形式如何变化(taqman、MGB、分子信标等等)都无法兼顾低成本和低脱靶率。

 

 

 

 

 

如何解决脱靶?

HOW TO RESOLVE

Q

 

A

 

@

 

 

理论上讲,任何一种检测方法都存在脱靶的概率。因此,我们只能尽可能的降低脱靶率,在成本和脱靶率之间做到收益最大化才是设计引物探针的前提。在此前提下,研发人员应该仔细考量每条序列的来源,若某条序列在非理论应用场景下才出现,则可以放弃检测该条序列。其次,在比对序列时尽可能选择多条来源的核酸序列,这样可以使比对的范围扩大,更明确的区分出保守区和非保守区。