多重PCR技術介紹
瀏覽次數:736 發布日期:2023-8-3
來源:蘇州阿爾法生物實驗器材有限公司
(超)多重PCR的技術門檻到底高不高,做過PCR的人都明白,做單重PCR都會有二聚體和非特異擴增的存在,更何況一管內擴增幾千重,那二聚體和非特異擴增簡直就是災難級別的,根本看不到目標條帶,二聚體完全掩蓋住了目標條帶擴增。目前,突破多重PCR技術壁壘,基本可以歸納為2個方向:生信設計和實驗改造。
一、生信算法
很多科研團隊開發了很多多重PCR引物的算法和軟件, MultiPLX計算現有PCR引物的相容性評分,并對多重PCR引物進行分組;Oli2go將多個序列作為輸入,為所有序列設計多重引物和探針,其特異性檢查不僅限于單個物種,而且可以在多種物種上進行;MPprimer和PrimerStation設計多重引物組,其擴增子的大小不同,以便通過電泳分離;MCMC-ODPR采用Markov chain Monte Carlo優化方法,圍繞單核苷酸多態性設計多重簡并引物,注重引物的可重復使用性,以降低成本。
引人注目的應該是,Nature Communications上的,一種二聚體似然估計的模擬退火設計(SADDLE)的算法。在大型擴增子法測序panel中實現了超低的引物二聚體水平,研究團隊進一步設計了384-plex panel(768 對引物)進行驗證,優化流程耗時60分鐘,而最終實驗觀察到的引物二聚體比例僅為1%。高通量PCR儀二、實驗優化
實驗優化的邏輯其實很簡單,多重PCR就好比多個魚鉤去釣魚,現在問題出在魚鉤太多,那就對魚鉤進行優化,上面說的生信分析,就是利用生信算法,挑選整個體系中最合適的魚鉤,讓魚鉤彼此之間不會有干擾。而實驗方法,則是改造魚鉤,將魚鉤改造成不容易互相干擾的樣式。一些創新的多重PCR技術方法,采用Ω引物結構,提高引物的特異性,減少非特異性擴增。
或者將魚鉤封住,等到需要它的時候,再讓它發揮功能,比如:IDT的rhAmp PCR技術,
使用帶RNA堿基的rhAmp引物對目標區域進行多重PCR擴增
,RNase H2 對 DNA:RNA 雜合雙鏈內的 RNA 堿基進行靶向切割
解除,3' 端封閉序列從而活化rhAmp 引物
。RNase H2 具有高度特異性,只切割完全互補匹配的RNA堿基,因此減少了非特異性雜交和引物二聚體。
其中,最經典去除二聚體的方法,當然是引物中引入U堿基,擴增后,使用UDG等混酶,消化多余的引物,防止引物二聚體。還有其他很多的技術方法,大部分都是在引物上的修飾或改造。
上面說的技術方法,能夠在一定程度上解決引物二聚體的干擾問題。但是很難徹底解決這個問題。因此多重PCR,依然存在重數限制,達到1000重算是很不錯了。
在技術應用上,利用多重PCR進行病原菌檢測,應該是技術門檻最高的,因為病原菌的含量在患者的組織或體液中有的很低,而且有人源基因組的擴增干擾問題(背景DNA太多),對于多重擴增帶來了很大的問題。引物二聚體的問題更是突出。但是多重PCR技術的便捷和低價,是這個技術優點,因此如果能夠真的將多重PCR技術的諸多問題解決,在許多方面,可以大規模低成本的使用,如分子遺傳育種、突變識別等方面都可以發揮巨大價值。