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PCR污染及解决办法(分子生物学实验必读)

PCR污染是每个实验室都多多少少会遇到的问题。PCR是非常灵敏的一项检测,100个拷贝之内的靶序列就足以产生阳性扩增,从而容易出现DNA污染导致的假阳性。


PCR污染来源:

试剂污染

主要是由于在PCR试剂配制过程中,由于加样枪、容器、双蒸水及其它溶液被PCR核酸模板污染。


环境污染

环境污染的最主要原因是DNA溶液的溅出和DNA气溶胶造成的污染。

1、标本间交叉污染:标本污染主要有收集标本的容器被污染,或标本放置时,由于密封不严溢于容器外,或容器外粘有标本而造成相互间交叉污染;标本核酸模板在提取过程中,由于吸样枪污染导致标本间污染;有些微生物标本尤其是病毒可随气溶胶或形成气溶胶而扩散,导致彼此间的污染。

2、PCR扩增产物污染:这是PCR反应中最主要最常见的污染问题。因为PCR产物拷贝量大,所以极微量的PCR产物污染,就可形成假阳性。在空气与液体面摩擦时就可形成气溶胶,在操作时比较剧烈地摇动反应管,开盖时、吸样时及污染进样枪的反复吸样都可形成气溶胶而污染。据计算一个气溶胶颗粒可含48000拷贝,因而由其造成的污染是一个值得特别重视的问题。


污染的监测

1、阳性对照:在建立PCR反应实验室及一般的检验单位都应设有PCR阳性对照,它是PCR 反应是否成功、产物条带位置及大小是否合乎理论要求的一个重要的参考标志。


2、阴性对照:每次PCR实验务必做阴性对照。在PCR试剂中不加模板DNA或RNA,进行PCR扩增,以监测试剂是否污染。


3、重复性试验


4、选择不同区域的引物进行PCR扩增


防止污染的方法

对于PCR反应液的污染

1. DNase I 法:PCR混合液(未加模板和Taq聚合酶)加入0.5U DNase I,室温反应30min后加热灭活,然后加入模板和Taq聚合酶进行正常PCR扩增。

2. 内切酶法:选择识别4个碱基的内切酶(如MspI和TaqI等),可同时选择几种,以克服用一种酶只能识别特定序列的缺陷,室温作用1h后加热灭活进行PCR。

3. 紫外照射法:未加模板和Taq聚合酶的PCR混合液进行紫外照射,注意事项与方法同上述UV照射法。

4. 尿嘧啶糖苷酶(UNG)法:用dUTP代替dTTP,所以PCR产物都是含有dU的DNA链。在再次进行PCR扩增前,用UNG处理新的PCR混合液即可消除旧PCR产物带来的残留污染。由于UNG在PCR循环中的变性一步便可被灭活,因此不会影响含dU的新的PCR产物。

UNG酶的作用原理是选择性水解断裂含有dU的双链或单链DNA中的尿嘧啶糖苷键,形成有缺失碱基的DNA链,在碱性介质以及高温下会进一步水解断裂,从而被消除。UNG酶的最佳活性温度为50C,95℃灭活。

需注意的是掺入dUTP的DNA不应对产物的任何操作有影响,在进行PCR产物克隆时,应该转化UNG缺陷大肠杆菌受体菌,否转化产物会被受体菌UNG消化掉。


对PCR的环境污染

1. 用常规消毒液定期在环境中喷雾消毒处理。

2. 稀酸处理法:对可疑器具用1mol/L盐酸擦拭或浸泡,使残余DNA脱嘌呤;其缺点是盐酸对皮肤有一定的腐蚀性。

3. 紫外照射法:紫外波长一般选择254/300nm,照射30分钟至2小时。但需要注意的是,UV照射仅对500bp以上长片段有效,对短片段效果不大。

4. 选用商品化的DNA污染祛除剂。


实验操作注意事项

1. 戴一次性手套,若不小心溅上反应液,立即更换手套。

2. 使用一次性吸头,吸头不要长时间暴露于空气中,避免气溶胶的污染。

3. 避免反应液飞溅,打开反应管时为避免此种情况,开盖前稍离心收集液体于管底。

4. 操作多份样品时,制备反应混合液,先将dNTP、缓冲液、引物和酶混合好,然后分装,这样即可以减少操作,避免污染,又可以增加反应的精确度。

5. 最后加入反应模板,加入后盖紧反应管。

6. 操作时设立阴阳性对照和空白对照,即可验证PCR反应的可靠性,又可以协助判断扩增系统的可信性。

 

参考:

1.中国疾病预防控制中心病毒预防控制所,《PCR实验室污染原因及解决方法》

2.知乎,胎牛血清,《PCR实验污染的解决办法》

3.唐艳荣,张海云,等。聚合酶链式反应(PCR)中主要污染源及处理方法的分析。农业开发与装备,2017(3):99-100


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