PCR儀的分類及各自的介紹
PCR儀也叫基因擴(kuò)增儀,它是利用PCR技術(shù)對(duì)特定基因做試管內(nèi)的大量合成,也就是利用DNA聚合酶進(jìn)行專一性的連鎖復(fù)制。基因擴(kuò)增儀一般分為四種:普通基礎(chǔ)PCR儀,梯度PCR儀,實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀,原位PCR儀。
(1)普通基礎(chǔ)PCR儀
一次PCR擴(kuò)增只能運(yùn)行一個(gè)特定退火溫度的PCR儀,叫做普通基礎(chǔ)PCR儀。普通基礎(chǔ)PCR儀由主機(jī),加熱模塊,PCR管,熱蓋,控制軟件組成。
基礎(chǔ)PCR儀主要適用于分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)臨床診斷、食品工業(yè)、司法科學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因芯片、基因檢測(cè)、基因克隆、基因表達(dá)等領(lǐng)域以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Picymerase Chain Reaction , PCR)為特征的、以檢測(cè)DNA/RNA為目的的各種及基因分析。
(2)梯度PCR儀
在一次性PCR擴(kuò)增中可以設(shè)置一系列不同的退火溫度條件(溫度梯度),通常12種溫度梯度,這樣的儀器就叫梯度PCR儀。因?yàn)楸粩U(kuò)增的不同DNA片段,其適退火溫度不同,通過設(shè)置一系列的梯度退火溫度進(jìn)行擴(kuò)增,從而一次性PCR擴(kuò)增,就可以篩選出擴(kuò)增量高的適退火溫度,進(jìn)行有效的擴(kuò)增。主要用于研究未知DNA退火溫度的擴(kuò)增,這樣節(jié)約成本的同時(shí)也節(jié)約了時(shí)間。
梯度PCR儀,在不設(shè)置梯度的情況下也可以做普通PCR擴(kuò)增。和普通基礎(chǔ)PCR儀一樣,梯度PCR儀可用于醫(yī)學(xué),食品,司法,科研,教學(xué)等領(lǐng)域。
(3)實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀
在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基因,利用熒光信號(hào)累積實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)PCR進(jìn)程,后通過標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)未知模板進(jìn)行定量分析的方法,叫做實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),也稱real-time Q-PCR。
其PCR擴(kuò)增原理和普通PCR儀擴(kuò)增原理相同,只是PCR擴(kuò)增時(shí)加入的引物是利用同位素、熒光素等進(jìn)行標(biāo)記,使用引物和熒光探針同時(shí)與模板特異性結(jié)合擴(kuò)增。擴(kuò)增的結(jié)果通過熒光信號(hào)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集信號(hào)連接輸送到計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)得出量化的實(shí)時(shí)結(jié)果輸出。
熒光定量PCR儀是在普通PCR儀的基礎(chǔ)上增加一個(gè)熒光信號(hào)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng),與普通PCR儀,梯度PCR儀相比,無需做電泳分析,實(shí)驗(yàn)一步檢測(cè)完成。熒光檢測(cè)系統(tǒng)主要包括激發(fā)光源和檢測(cè)器。激發(fā)光源有鹵鎢燈光源、氬離子激光器、發(fā)光二極管LED光源,前者可配多色濾光鏡實(shí)現(xiàn)不同激發(fā)波長,而單色發(fā)光二極管LED價(jià)格低、能耗少、壽命長,不過因?yàn)槭菃紊枰煌腖ED才能更好地實(shí)現(xiàn)不同激發(fā)波長。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有超低溫CCD成像系統(tǒng)和PMT光電倍增管,前者可以一次對(duì)多點(diǎn)成像,后者靈敏度高但一次只能掃描一個(gè)樣品,需要通過逐個(gè)掃描實(shí)現(xiàn)多樣品檢測(cè),對(duì)于大量樣品來說需要較長的時(shí)間。
熒光定量PCR儀有單通道,雙通道,和多通道。當(dāng)只用一種熒光探針標(biāo)記的時(shí)候,選用單通道,有多熒光標(biāo)記的時(shí)候用多通道。單通道也可以檢測(cè)多熒光的標(biāo)記的目的基因表達(dá)產(chǎn)物,因?yàn)橐淮沃荒軝z測(cè)一種目的基因的擴(kuò)增量,需多次擴(kuò)增才能檢測(cè)完不同的目的基因片段的量。
(4)原位PCR儀
原位PCR儀是在組織細(xì)胞里進(jìn)行PCR反應(yīng)的一種基因擴(kuò)增儀。它結(jié)合了具有細(xì)胞定位能力的原位雜交和高度特異敏感的PCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),可以對(duì)細(xì)胞或組織內(nèi)的DNA片段進(jìn)行原位擴(kuò)增分析—即定位分析。原位PCR儀由主機(jī),加熱模塊,玻片,熱蓋,控制軟件組成。
普通的PCR雖然能擴(kuò)增包括福爾馬林固定、石蠟包埋組織的各種標(biāo)本的DNA,但擴(kuò)增的DNA或RNA產(chǎn)物不能在組織細(xì)胞中定位,因而不能直接與特定的組織細(xì)胞特征相,這是該技術(shù)一個(gè)局限性。原位雜交雖具有良好的定位能力,但由于其敏感性問題,尤其是在石蠟切片中,尚不能檢測(cè)出低含量的DNA或RNA序列。而原位PCR可使擴(kuò)增的特定DNA片段在分離細(xì)胞和組織切片中定位,從而彌補(bǔ)了PCR和原位雜交的不足。
原位PCR反應(yīng)是在載玻片的平面上進(jìn)行,保持水平可以使反應(yīng)各組分均勻地分布在組織切片上,所以須在原位PCR儀上進(jìn)行,該儀器不但可以使載玻片保持水平,而且還可以給載玻片進(jìn)行均勻地加熱,保證擴(kuò)增反應(yīng)的順利進(jìn)行。
原位PCR儀是細(xì)胞學(xué)科研與臨床診斷領(lǐng)域里的一項(xiàng)有較大潛力的新技術(shù),目前應(yīng)用還不太廣泛。原位PCR既能分辨鑒定帶有靶序列的細(xì)胞,又能標(biāo)出靶序列在細(xì)胞內(nèi)的位置,于分子和細(xì)胞水平上研究疾病的發(fā)病機(jī)理和臨床過程及病理的轉(zhuǎn)變有重大的實(shí)用價(jià)值。