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PCR(聚合酶鏈式反應)特異性優化探討
閱讀：111 發布時間：2025-3-24PCR(聚合酶鏈式反應)是利用DNA在體外攝氏95°高溫時變性會變成單鏈，低溫(經常是60°C左右)時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合，再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度(72°C左右)，DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補鏈。基于聚合酶制造的PCR儀實際就是一個溫控設備，能在變性溫度，復性溫度，延伸溫度之間很好地進行控制。
PCR反應的特異性決定因素：
1、引物與模板DNA特異正確的結合；
2、堿基配對原則；
3、Taq DNA聚合酶合成反應的忠實性；
4、靶基因的特異性與保守性。
其中引物與模板的正確結合是關鍵。引物與模板的結合及引物鏈的延伸是遵循堿基配對原則的。聚合酶合成反應的忠實性及Taq DNA聚合酶耐高溫性，使反應中模板與引物的結合（復性）可以在較高的溫度下進行，結合的特異性大大增加，被擴增的靶基因片段也就能保持很高的正確度。再通過選擇特異性和保守性高的靶基因區，其特異性程度就更高。
PCR 反應特異性提高的方法：
1. 引物的設計
引物最好在模板 cDNA 的保守區設計，長度 15-30bp，GC 含量小于 60%，3’端不超過連續三個 G 或 C，堿基分布錯落有致，避免引物自身形成二聚體，設計完成之后，需進行 BLAST 檢測，如果與其他基因不具有互補性，則可以進行下一步實驗。
2. 降落 PCR
降落 PCR 是一種簡單的降低非特異性產物的 PCR，最大的優點就是可以降低實驗耗時，同時又可以優化實驗的步驟。引物的設計決定退火溫度，退火溫度過高會使 PCR 效率過低，過低則會使非特異擴增過多。這雖然可以通過反復嘗試來優化，但費時費力。降落 PCR 提供了一個較為簡易的優化方法。首先在較高的溫度下擴增，此時雖然擴增效率低，但非特異擴增基本沒有。隨著退火溫度的降低，非特異擴增會逐步增多。但由于此時特異的擴增產物已經達到一定的數量優勢，因此會對非特異擴增產生強烈的競爭抑制，從而大幅提高 PCR 的特異性和效率。
3. 熱啟動擴增
采用熱啟動方法進行擴增，是除了設計最佳引物之外，提高 PCR 反應特異性好的方式。在一般的 PCR 反應中，試劑的配置需在冰上進行，且要將 PCR 儀預熱，這種方法就類似于熱啟動，能夠一定程度的抑制錯配。但是酶在低溫下也存在活性，只要體系中有 DNA 鏈存在，就會擴增產生非特異性條帶。采用熱啟動的方法就是在達到變性溫度之前wan全抑制酶的活性，而zui有效的方法就是使用熱啟動 Taq 酶(或熱啟動高保真聚合酶)去擴增，它的原理就是采用化學修飾的方法封閉酶的活性中心，當溫度上升到 95℃時恢復活性，指導擴增。
4. 巢式 PCR
采用巢式 PCR 進行擴增，在多輪擴增結果中提高擴增特異性和靈敏度。與普通 PCR 不同的是，它采用兩對引物進行擴增，首先用第一對引物普通 PCR，然后將第一輪擴增的產物稀釋 100 倍后用第二對引物(巢式引物)二次擴增。因此采用巢式 PCR 可以大大增加困難模板擴增的特異性和有限靶序列的靈敏度。