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逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-PCR)是一種分子技術(shù)。聚合酶聯(lián)式反應(yīng)(PCR)是一種實(shí)驗(yàn)方法,用于擴(kuò)增DNA特定區(qū)域,以便在醫(yī)學(xué)研究中進(jìn)行分析和診斷。RT-PCR使用mRNA作為起始模板,是PCR的改良版。其中使用一種稱為逆轉(zhuǎn)錄酶的酶。這種酶有助于將RNA序列轉(zhuǎn)化為其互補(bǔ)DNA序列。RT-PCR就是基于逆轉(zhuǎn)錄的原理。它是一種實(shí)時(shí)技術(shù),結(jié)合了RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA和靶DNA擴(kuò)增。它是一種定性檢測(cè)特定RNA序列的方法,具有很高的準(zhǔn)確性和靈敏度。
凱瑞·穆利斯(KarryMullis)發(fā)現(xiàn)了RT-PCR,以促進(jìn)RNA檢測(cè)和量化。他因發(fā)明該技術(shù)并徹底改變了分子生物學(xué)領(lǐng)域而獲得了1993年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
RT-PCR是一種分子診斷工具,其工作原理是利用逆轉(zhuǎn)錄酶將RNA模板轉(zhuǎn)化為互補(bǔ)DNA(cDNA)。然后,該cDNA通過PCR進(jìn)行指數(shù)擴(kuò)增,形成多個(gè)副本,然后用于下游分析。
典型的PCR以DNA為模板,所用的酶為Taq聚合酶。然而,為了擴(kuò)增RNA,需要進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,因?yàn)?/span>RNA不是Taq聚合酶的有效模板。因此,改良版PCR增加了一個(gè)額外的步驟,即先將RNA轉(zhuǎn)化為DNA,然后再進(jìn)行PCR。
首先,典型的RT-PCR檢測(cè)需要核酸、引物、逆轉(zhuǎn)錄酶、RNA樣本、DNA聚合酶和RT-PCR緩沖液。讓我們?cè)敿?xì)了解一下RT-PCR過程:
1.RNA分離完成后,提取RNA。
2.將提取的RNA樣本加入到反應(yīng)混合物中。反應(yīng)混合物由核苷酸、逆轉(zhuǎn)錄酶和針對(duì)目標(biāo)基因的特異性引物組成。
3.如果目標(biāo)存在,引物將與提取的RNA退火。
4.逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)揮合成互補(bǔ)DNA(cDNA)鏈的功能。
RNA/DNA雜交現(xiàn)在經(jīng)歷PCR步驟:
1.變性:在95oC時(shí)RNA/DNA鏈變性。
2.退火:引物退火至新形成的cDNA
3.延伸:從引物延伸,聚合酶通過復(fù)制合成新的DNA鏈。
4.熱循環(huán)儀中的多次循環(huán)會(huì)增加PCR產(chǎn)物中DNA的拷貝數(shù)。
此外,RT-PCR可以通過兩種不同的方式進(jìn)行:
一步法RT-PCR
該方法中,逆轉(zhuǎn)錄和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的反應(yīng)管是相同的,兩個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行。這種簡(jiǎn)單方便的一步法適用于進(jìn)行少量的檢測(cè)。由于兩個(gè)反應(yīng)都在一個(gè)反應(yīng)管中進(jìn)行,因此使用的引物是序列特異性的。
1.優(yōu)點(diǎn):
2.缺點(diǎn):
2步RT-PCR
在該PCR反應(yīng)中,RNA到cDNA的逆轉(zhuǎn)錄最初在40oC至50oC之間進(jìn)行。隨后,所得的cDNA在單獨(dú)的反應(yīng)中進(jìn)行擴(kuò)增-cDNA合成和PCR擴(kuò)增是分離的。
每一步使用的反應(yīng)容器、緩沖液、試劑、條件和引發(fā)策略都不同。與一步RT-PCR不同,兩步RT-PCR使用隨機(jī)六聚體、基因特異性引物和寡聚dT引物的混合物。這允許獲得更高產(chǎn)量的cDNA,這些cDNA可以儲(chǔ)存或進(jìn)一步擴(kuò)增。
這是一種高度敏感但耗時(shí)的方法。
1.優(yōu)點(diǎn):
2.缺點(diǎn):
RT-PCR可應(yīng)用于:
RT-PCR在RNA病毒SARS-CoV-2的診斷中發(fā)揮了巨大作用。它成為檢測(cè)特定RNA序列的基準(zhǔn)技術(shù),正是由于這種靈敏的體外方法,冠狀病毒的大規(guī)模診斷才成為可能。