熔解曲線的介紹及熔解曲線問題分析
熔解曲線介紹
熔解曲線是通過評估雙鏈DNA的溫度依賴性解離來確定檢測的特異性。當(dāng)使用嵌合熒光染料（如SYBR Green或EVA Green）時，運(yùn)行熔解曲線可確定在qPCR反應(yīng)中是否擴(kuò)增出單一產(chǎn)物。
典型的熔解曲線步驟，通常從60℃增加到95℃使反應(yīng)樣品緩慢變性，同時每0.1-0.5℃逐步收集熒光。隨著溫度的逐漸升高，雙鏈DNA會逐漸解鏈成單鏈，嵌入到雙鏈DNA小溝上的熒光染料分子也會逐漸脫落下來，熒光強(qiáng)度隨之逐漸下降。熒光強(qiáng)度的累積數(shù)據(jù)點(diǎn)與溫度的關(guān)系曲線就是熔解曲線的原始圖譜。在到達(dá)某個溫度時，DNA雙鏈解開一半，且熒光強(qiáng)度驟然下降，該溫度即稱為熔解溫度（Tm）。當(dāng)擴(kuò)增子達(dá)到Tm時，熒光強(qiáng)度會突然下降，這與擴(kuò)增子長度和GC含量有關(guān)。
qPCR軟件通常會顯示熔解曲線的一階導(dǎo)數(shù)圖譜，使得熔解曲線在給定擴(kuò)增子的特定熔解溫度（Tm）處產(chǎn)生峰值，用這個特征峰就可以將特異產(chǎn)物與其它產(chǎn)物（如引物二聚體）區(qū)分開，因?yàn)樗鼈冊诓煌臏囟热劢�。所以，熔解曲線中出現(xiàn)多個或移動的峰值可能反映引物特異性、DNA交叉污染、引物二聚體或基因組DNA污染等相關(guān)問題。
圖1：熔解曲線分析。A)：通過熔解曲線分析來確定PCR產(chǎn)物的熔解溫度（Tm）。B)：單峰是必要的，以確保只有一個給定產(chǎn)物被引物對擴(kuò)增。產(chǎn)生次級產(chǎn)物或引物二聚體會改變qPCR的效率，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性、精密度和可重復(fù)性。
當(dāng)一些雙鏈非特異性產(chǎn)物在反應(yīng)中擴(kuò)增時，嵌合熒光染料會與它們結(jié)合，導(dǎo)致qPCR反應(yīng)的熒光強(qiáng)度增加，使反應(yīng)效率提高到100%以上。這會導(dǎo)致Cq值低于預(yù)期，目標(biāo)DNA的估計值過高，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)和結(jié)論的準(zhǔn)確性。因此，在未知樣品、無模板對照（NTC）、無反轉(zhuǎn)錄酶對照（NRT），以及陽性和陰性對照樣品上運(yùn)行熔解曲線是至關(guān)重要的，以確保檢測到單峰。
熔解曲線問題分析
前峰、偏峰或多峰都是反應(yīng)中積累非特異性產(chǎn)物的強(qiáng)烈信號，在進(jìn)行模板定量分析之前需要進(jìn)一步排查問題（圖2）。
在進(jìn)行熔解曲線分析時，重要的是在第一次使用時驗(yàn)證所有引物對，通過在瓊脂糖凝膠上運(yùn)行最終的PCR產(chǎn)物，以確保觀察到的熔解峰與預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物大小相對應(yīng)。雖然熔解曲線/峰是特異性的強(qiáng)指標(biāo)，但需要注意的是，一些長度和序列相似的靶標(biāo)可能具有相同的熔解曲線。此外，不同樣品中存在的不同試劑、不同的離子強(qiáng)度和隨機(jī)污染物可能會導(dǎo)致觀察到的熔解峰發(fā)生偏移，即使所需的靶標(biāo)已被高特異性擴(kuò)增（圖3）。
當(dāng)反應(yīng)中積累多種產(chǎn)物時，也會觀察到異常的熔解峰，例如脫靶引物形成的多個產(chǎn)物、引物二聚體或引物發(fā)夾形成的多個產(chǎn)物。反應(yīng)中的多種產(chǎn)物會產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的、通常不同的熔解峰，每個峰都集中在不同的溫度上（圖3）。在某些情況下，多個產(chǎn)物會出現(xiàn)雙峰或前峰。引物二聚體或發(fā)夾通常會在比全長引物更低的溫度下出現(xiàn)。
有時，某些擴(kuò)增子即使沒有其他產(chǎn)物，也會產(chǎn)生雙峰。當(dāng)擴(kuò)增子序列中不同區(qū)域的GC含量差異很大時，就會出現(xiàn)這種情況。這種堿基對含量的不均勻會導(dǎo)致低GC區(qū)域先發(fā)生部分變性，然后富含GC的區(qū)域在較高溫度下發(fā)生變性，最終出現(xiàn)兩個不同的峰值。哺乳動物CFTR基因就是一個明顯的例子。雖然這種現(xiàn)象很少見，但在進(jìn)行qPCR分析時仍需注意。
QX系列實(shí)時熒光定量PCR系統(tǒng)
QX系列實(shí)時熒光定量PCR系統(tǒng)，采用先進(jìn)的雙PID算法和溫控技術(shù)，結(jié)合免維護(hù)光學(xué)系統(tǒng)和靈活的連接操控方式。這不僅提供了更快的升降溫速度，同時還帶來了更好的溫控精準(zhǔn)度和均一性，以確保您實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。配合業(yè)界領(lǐng)先的熒光定量PCR數(shù)據(jù)處理軟件，QX系列將熒光信號處理、專業(yè)的數(shù)據(jù)計算方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)分析功能整合為一站式解決方案，從核酸到蛋白研究，滿足探索各種科學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)需要，重新定義了科研級熒光定量PCR系統(tǒng)。
熔解曲線是通過評估雙鏈DNA的溫度依賴性解離來確定檢測的特異性。當(dāng)使用嵌合熒光染料（如SYBR Green或EVA Green）時，運(yùn)行熔解曲線可確定在qPCR反應(yīng)中是否擴(kuò)增出單一產(chǎn)物。
典型的熔解曲線步驟，通常從60℃增加到95℃使反應(yīng)樣品緩慢變性，同時每0.1-0.5℃逐步收集熒光。隨著溫度的逐漸升高，雙鏈DNA會逐漸解鏈成單鏈，嵌入到雙鏈DNA小溝上的熒光染料分子也會逐漸脫落下來，熒光強(qiáng)度隨之逐漸下降。熒光強(qiáng)度的累積數(shù)據(jù)點(diǎn)與溫度的關(guān)系曲線就是熔解曲線的原始圖譜。在到達(dá)某個溫度時，DNA雙鏈解開一半，且熒光強(qiáng)度驟然下降，該溫度即稱為熔解溫度（Tm）。當(dāng)擴(kuò)增子達(dá)到Tm時，熒光強(qiáng)度會突然下降，這與擴(kuò)增子長度和GC含量有關(guān)。
qPCR軟件通常會顯示熔解曲線的一階導(dǎo)數(shù)圖譜，使得熔解曲線在給定擴(kuò)增子的特定熔解溫度（Tm）處產(chǎn)生峰值，用這個特征峰就可以將特異產(chǎn)物與其它產(chǎn)物（如引物二聚體）區(qū)分開，因?yàn)樗鼈冊诓煌臏囟热劢�。所以，熔解曲線中出現(xiàn)多個或移動的峰值可能反映引物特異性、DNA交叉污染、引物二聚體或基因組DNA污染等相關(guān)問題。
當(dāng)一些雙鏈非特異性產(chǎn)物在反應(yīng)中擴(kuò)增時，嵌合熒光染料會與它們結(jié)合，導(dǎo)致qPCR反應(yīng)的熒光強(qiáng)度增加，使反應(yīng)效率提高到100%以上。這會導(dǎo)致Cq值低于預(yù)期，目標(biāo)DNA的估計值過高，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)和結(jié)論的準(zhǔn)確性。因此，在未知樣品、無模板對照（NTC）、無反轉(zhuǎn)錄酶對照（NRT），以及陽性和陰性對照樣品上運(yùn)行熔解曲線是至關(guān)重要的，以確保檢測到單峰。
熔解曲線問題分析
前峰、偏峰或多峰都是反應(yīng)中積累非特異性產(chǎn)物的強(qiáng)烈信號，在進(jìn)行模板定量分析之前需要進(jìn)一步排查問題（圖2）。
圖2：尾峰和前峰的例子，表明有引物二聚體的存在。
在進(jìn)行熔解曲線分析時，重要的是在第一次使用時驗(yàn)證所有引物對，通過在瓊脂糖凝膠上運(yùn)行最終的PCR產(chǎn)物，以確保觀察到的熔解峰與預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物大小相對應(yīng)。雖然熔解曲線/峰是特異性的強(qiáng)指標(biāo)，但需要注意的是，一些長度和序列相似的靶標(biāo)可能具有相同的熔解曲線。此外，不同樣品中存在的不同試劑、不同的離子強(qiáng)度和隨機(jī)污染物可能會導(dǎo)致觀察到的熔解峰發(fā)生偏移，即使所需的靶標(biāo)已被高特異性擴(kuò)增（圖3）。
圖3：偏移或雙峰的例子，表明非特異性產(chǎn)物擴(kuò)增。
當(dāng)反應(yīng)中積累多種產(chǎn)物時，也會觀察到異常的熔解峰，例如脫靶引物形成的多個產(chǎn)物、引物二聚體或引物發(fā)夾形成的多個產(chǎn)物。反應(yīng)中的多種產(chǎn)物會產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的、通常不同的熔解峰，每個峰都集中在不同的溫度上（圖3）。在某些情況下，多個產(chǎn)物會出現(xiàn)雙峰或前峰。引物二聚體或發(fā)夾通常會在比全長引物更低的溫度下出現(xiàn)。
有時，某些擴(kuò)增子即使沒有其他產(chǎn)物，也會產(chǎn)生雙峰。當(dāng)擴(kuò)增子序列中不同區(qū)域的GC含量差異很大時，就會出現(xiàn)這種情況。這種堿基對含量的不均勻會導(dǎo)致低GC區(qū)域先發(fā)生部分變性，然后富含GC的區(qū)域在較高溫度下發(fā)生變性，最終出現(xiàn)兩個不同的峰值。哺乳動物CFTR基因就是一個明顯的例子。雖然這種現(xiàn)象很少見，但在進(jìn)行qPCR分析時仍需注意。
QX系列實(shí)時熒光定量PCR系統(tǒng)
QX系列實(shí)時熒光定量PCR系統(tǒng)，采用先進(jìn)的雙PID算法和溫控技術(shù)，結(jié)合免維護(hù)光學(xué)系統(tǒng)和靈活的連接操控方式。這不僅提供了更快的升降溫速度，同時還帶來了更好的溫控精準(zhǔn)度和均一性，以確保您實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。配合業(yè)界領(lǐng)先的熒光定量PCR數(shù)據(jù)處理軟件，QX系列將熒光信號處理、專業(yè)的數(shù)據(jù)計算方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計學(xué)分析功能整合為一站式解決方案，從核酸到蛋白研究，滿足探索各種科學(xué)問題的實(shí)驗(yàn)需要，重新定義了科研級熒光定量PCR系統(tǒng)。
基于JLM qPCR平臺的熔解曲線分析
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