PCR优化:寻找最佳结果的最优配置

说到PCR,生物相关的实验室可能都做过,但是这就和每种啤酒由于酿造的时候啤酒花,酵母和谷物的配比不同,导致啤酒风味不同一样,完成PCR实验也有各自最合适的优化方案。PCR的优化其实是这一实验中最令人沮丧和费时的步骤,不过目前有一些工具可以用于减少在这一步上浪费的时间,正如NEB部门总监Tom Evans说的那样,“优化PCR工作流程包括样品制备时间,反应时间,反应灵敏度,重复性,和易用性等方面的改进,多方多面,多种多样。”

PCR样品提取和缓冲液方面的优化

最开始的步骤当然也是最重要的。但是如何选择提取方案,哪种方案效率最佳呢?是否可以省略这一步呢?

Evans表示,在PCR的工作流程中,花费了不少时间用于制备DNA样品,“如果能省略这一步,那么就可以显着节约时间和成本,”他说。为此NEB公司推出了一款名为 Hemo KlenTaq的DNA聚合酶产品,这款产品从名字可以大致猜出,它适用的样品是血液。Hemo KlenTaq是截短后的Taq DNA 聚合酶,它缺失了 N 端的 280 个氨基酸。Hemo KlenTaq还具有其它突变,这些突变使它能够耐受全血中存在的抑制剂。因此,它能够耐受高达10%的全血。无需事先提纯,Hemo KlenTaq也能够扩增人和小鼠全血样品中的 DNA。在大多数抗凝剂存在的情况下依然表现良好,包括肝素、柠檬酸和 EDTA。

另外此前被赛默飞世尔公司收购的Finnzymes Oy公司也有一种无需纯化DNA的直接PCR试剂盒:Phire® Animal Tissue Direct PCR Kit和Phire® Plant Direct PCR Kit,这两款试剂盒分别可以从动物和植物中直接进行PCR,已测试过的样品包括小鼠组织(如:耳朵、尾巴、肝脏、脾脏、脑),培养的小鼠细胞(成纤维细胞),果蝇(翅膀、整体),斑马鱼(鱼鳍)等,植物的有拟南芥,玉米等的叶片,苹果、胡萝卜等的种子等。

其中的关键技术点在于一种Phire热启动II DNA聚合酶,这是一种特殊的工程酶,融合有DNA 双链结合蛋白,不但聚合能力强,而且对多种植物组织中的PCR 抑制剂表现出超强的抵抗力。

另外对于PCR的缓冲液配比,Qiagen公司则认为不用花费时间寻找最佳PCR反应溶液,因为他们为PCR设计了一系列的PCR反应和模板配比,比如去年他们推出的OneStep RT-PCR Kit,就能快速的完成一步式RT-PCR。

这一试剂盒中包含有Omniscript逆转录酶和Sensiscript逆转录酶的混合物、HotStarTaq DNA Polymerase、QIAGEN OneStep RT-PCR Buffer、dNTP混合液和Q-Solution。Q-Solution是一种新型的辅助剂,有助于实现“困难”模板(如:高GC含量的模板)的高效扩增。

此外在多重PCR方面,QIAGEN也推出了多重分析试剂盒,能检测最多4个目标,如QuantiFast Multiplex PCR 和RT-PCR Kit,而现有的QuantiTect Multiplex Kit适合标准循环仪。据介绍,QuantiFast试剂盒适用于标准和快速的循环仪,兼容双标记的TaqMan探针,如QuantiFast Probe Assay。QIAGEN还提供专门用于Rotor-Gene Q的 Rotor-Gene Multiplex PCR和RT-PCR Kit。所有这些试剂盒都是为基因表达分析设计的,能同时检测最多4个目标,用在两步法和一步法RT-qPCR中。这些试剂盒特别适合低丰度的转录本,能检测低至10个拷贝