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Qβ复制酶反应
Kacian等于1972年首次报报Qβ复制酶(Q-beta replicase)催化RNA模板的自我复制功能,它能在常温30min,将其天然模模MDV-1RNA扩增至109.1986年Chu等报道用生物标记的靶序列特异性探针,可与亲和素联接的MDV-1RNA杂交,经洗脱未被结合的MDV-1后,再加入Qβ复制酶,扩增复制MDV-1拷贝,然后用溴乙锭染色检测或用同源性的第二探针杂交.
Qβ复制酶是一种RNA指导的RNA聚合酶,它有3个特点:①不需寡核苷酸引物的引导就可启动RNA的合成.②能特异地识别RNA基因中由于分子内碱基配对而形成的特有的RNA折叠结构.③在Qβ复制酶的天然模板MDV-1RNA的非折叠结构区插入一短的核酸序列不影响该酶的复制.因而,如在此区插入核酸探针,则其序列照样可能被Qβ复制酶扩增.
1988年Lizardi等,将靶基因序列插进MDV-1质粒里,用T7RNA聚合酶催化转录出MDV-1RNA探针,这种RNA探针可与靶序列杂交,然后洗去非杂交的探针,加入Qβ复制酶来扩增探针,被扩增的探针又可作为模板进行扩增,并呈指数递增.其产物按上述两种方法进行检测.现在该技术又发展了夹心杂交法,分子开关和靶依赖的复制等技术.
标记PCR和彩色PCR
标记PCR(Labelled Primers,LP-PCR),LP-PCR是利同位素或荧光素对PCR引物的5'端进行标记,用来检测靶基因是否存在.彩色PCR(Color Complementation assay PCR,CCAPCR),是LP-PCR的一种.它用不同颜色的荧光染料;标记引物的5'端,因而扩增后的靶基因序列分别带有引物5'的染料,通过电泳或离心沉淀,肉眼就可根据不同荧光的颜色判定靶序列是否存在及其扩增状况,此法可用来检测基因的突变,染色体重排或转位,基因缺失及微生物的型别鉴定等.
反向PCR
反向PCR(reverse PCR)是用反向的互补引物来扩增两引物以外的未知序列的片段,而常规PCR扩增的是已知序列的两引物之间DNA片段.实验时选择已知序列内部没有切点的限制性内切酶对该段DNA进行酶切,然后用连接酶使带有粘性末端的靶序列环化连接,再用一对反向的引物进行PCR,其扩增产物将含有两引物外未知序列,从而对未知序进行分析研究.
不对称PCR
不对称PCR(asymmetric PCR)是用不等量的一对引物,PCR扩增后产生大量的单链DNA(SSDNA).这对引物分别称为非限制引物与限制性引物,其比例一般为50~100∶1.在PCR反应的最初10~15个循环中,其扩增产物主要是双链DNA,但当限制性引物(低浓度引物)消耗完后,非限制性引物(高浓度引物)引导的PCR就会产生大量的单链DNA.不对称PCR的关键是控制限制性引物的绝对量,需多次摸索优化两条引物的比例.还有一种方法是先用等浓度的引物PCR扩增,制备双键DNA,(dsDNA),然后以此dsDNA为模板,再以其中的一条引物进行第二次PCR,制备ssDNA.不对称PCR制备的ssDNA,主要用于核酸序列测定.
重组PCR
使两个不相邻的DNA片段重组在一起的PCR称为重组PCR(recombinant PCR).Mullis等于1986年报道了由PCR扩增的两个DNA片段通过重组合后再经延伸而制备出新的DNA分子.其基本原理为将突变碱基,插入或缺失片段,或一种物质的几个基因片段均设计在引物中,先分段对模板扩增,除去多余的引物后,将产物混合,再用一对引物对其进行PCR扩增.其产物将是一重组合的DNA.重组PCR主要用于位点专一碱基置换,DNA片段的插入或缺失DNA片段的连接(如基因工程抗体).
多重PCR
一般PCR仅应用一对引物,通过PCR扩增产生一个核酸片段,主要用于单一致病因子等的鉴定.多重PCR(multiplex PCR),又称多重引物PCR或复合PCR,它是在同一PCR反应体系里加上二对以上引物,同时扩增出多个核酸片段的PCR反应,其反应原理,反应试剂和操作过程与一般PCR相同.
多重PCR的用途主要有两方面:
1.多种病原微生物的同时检测或鉴定,它是在同一PCR反应管中同时加上多种病原微生物的特异性引物,进行PCR扩增.可用于同时检测多种病原体或鉴定出是那一型病原体感染,,可系统组合的有:①肝炎病毒的感染,在同一病人或同一供血者体内,有时存在多种肝炎病毒重叠感染,有时是甲乙丙型肝炎病毒重叠;有时可能是甲乙型肝炎病毒重叠;有时是乙丙型肝炎病毒重叠.②肠道致病性细菌的检测,如伤寒,痢疾和霍乱,有时具有较相同的肠道症状,有时痢疾霍乱同存一病人并同时发病.③性病的检测,如梅毒,淋病及艾滋病的诊断.④战伤细菌及生物战剂细菌的检测,如破伤风杆菌,产气荚膜杆菌,炭疽杆菌,鼠疫杆菌等侦检.⑤需特殊培养的无芽胞厌氧菌,如脆弱类杆菌、艰难杆菌的鉴定等.
2,病原微生物,某些遗传病及癌基因的分型鉴定:某些病原微生物,某些遗传病或癌基因,型别较多,或突变或缺失存在多个好发部位,多重PCR可提高其检出率并同时鉴定其型别及突变等可系统应用的有:乙型肝炎病毒的分型;乳头瘤病毒的分型;单纯疱疹病毒的分型;杜氏肌营养不良症的分型及癌基因的检测等.
多重PCR的特点有:①高效性,在同一PCR反应管内同时检出多种病原微生物,或对有多个型别的目的基因进行分型,特别是用一滴血就可检测多种病原体.②系统性,多重PCR很适宜于成组病原体的检测,如肝炎病毒,肠道致病性细菌,性病,无芽胞厌氧菌,战伤感染细菌及细菌战剂的同时侦检.③经济简便性,多种病原体在同一反应管内同时检出,将大大的节省时间,节省试剂,节约经费开支,为临床提供更多更准确的诊断信息.
免疫-PCR
免疫-PCR(immuno-PCR)是新近建立的一种灵敏、特异的抗原检测系统.它利用抗原-抗体反应的特异性和PCR扩增反应的极高灵敏性来检测抗原,尤其适用于极微量抗原的检测.
免疫-PCR试验的主要步骤有三个:①抗原-抗体反应,②与嵌合连接分子结合,③PCR扩增嵌合连接分子中的DNA(一般为质粒DNA).该技术的关键环节是嵌合连接分子的制备.在免疫-PCR中,嵌合连接分子起着桥梁作用,它有两个结合位点,一个与抗原抗体复合物中的抗体结合,一个与质粒DNA结合,其基本原理与ELISA和免疫酶染色相似,不同之处在于其中的标记物不是酶而是质粒DNA,在操作反应中形成抗原抗体-连接分子-DNA复合物,通过PCR扩增DNA来判断是否存在特异性抗原.
免疫PCR优点为:①特异性较强,因为它建立在抗原抗体特异性反应的基础上.②敏感度高,PCR具有惊人的扩增能力,免疫PCR比ELISA敏感度高105倍以上,可用于单个抗原的检测.③操作简便,PCR扩增质粒DNA比扩增靶基因容易得多,一般实验室均能进行.
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