利用实时定量pcr和2-ct法分析基因相对表达量

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1、利用实时定量PCR和2－△△CT法分析基因相对表达量　　METHODS25,402–408(2001)AnalysisofRelativeGeneExpressionDataUsingReal-TimeQuantitativePCRandthe2－△△CTMethodKennethJ.Livak*andThomasD.Schmittgen¶,1*AppliedBiosystems,FosterCity,California94404;and¶DepartmentofPharmaceuticalSciences,College

2、ofPharmacy,WashingtonStateUniversity,Pullman,Washington99164-6534摘要：现在最常用的两种分析实时定量PCR实验数据的方法是绝对定量和相对定量。绝对定量通过标准曲线计算起始模板的拷贝数；相对定量方法则是比较经过处理的样品和未经处理的样品目标转录本之间的表达差异。2－△△CT方法是实时定量PCR实验中分析基因表达相对变化的一种简便方法，即相对定量的一种简便方法。本文介绍了该方法的推导，假设及其应用。另外，在本文中我们还介绍了两种2－△△CT衍生方法的推导和应用，它们

3、在实时定量PCR数据分析中可能会被用到。关键词：反转录PCR定量PCR相对定量实时PCRTaqman反转录PCR（RT-PCR）是基因表达定量非常有用的一种方法（1-3）。实时PCR技术和RT-PCR的结合产生了反转录定量PCR技术（4 ,5）。实时定量PCR的数据分析方法有两种：绝对定量和相对定量。绝对定量一般通过定量标准曲线来确定我们所感兴趣的转录本的拷贝数；相对定量方法则是用来确定经过不同处理的样品目标转录本之间的表达差异或是目标转录本在不同时相的表达差异。绝对定量通常在需要确定转录本绝对拷贝数的条件下使用。通过实时P

4、CR进行绝对定量已有多篇报道（6-9），包括已发表的两篇研究论文（10,11）。在有些情况下，并不需要对转录本进行绝对定量，只需要给出相对基因表达差异即可。显然，我们说X基因在经过某种处理後表达量增加2.5倍比说该基因的表达从1000拷贝/细胞增加到2500拷贝/细胞更加直观。用实时PCR对基因表达进行相对定量分析需要特殊的公式、假设以及对这些假设的验证。2－△△CT方法可用于定量PCR实验来计算基因表达的相对变化：2－△△CT公式的推导，以及实验设计，有效性评估在AppliedBiosystemsUserBulletinN

5、o.2（P/N4303859）中有介绍。用2－△△CT方法分析基因表达数据在文献中也有报道（5,6）。本文介绍了该方法的推导、假设以及应用。另外，本文还介绍了2－△△CT两种衍生方法的推导和应用，它们在实时定量PCR数据分析中都可能被用到。1.2－△△CT方法1.1.2－△△CT方法的推导PCR指数扩增的公式是：这里，Xn是第n个循环後目标分子数，X0是初始目标分子数，Ex是目标分子扩增效率，n是循环数，CT代表目标扩增产物达到设定阈值所经历的循环数。因此：XT是目标分子达到设定的阈值时的分子数。CT,X是目标分子扩增达到阈

6、值时的循环数。Kx是一个常数。对于内参反应而言，也有同样的公式：用XT除以RT得到：对于使用Taqman探针的实时扩增而言，XT和RT的值由一系列因素决定：包括探针所带的荧光报导基团、探针序列对探针荧光特性的影响、探针的水解效率和纯度以及荧光阈值的设定。因此常数K并不一定等于1。假设目标序列与内参序列扩增效率相同： 或：XN代表经过均一化处理过的初始目标分子量；△CT表示目标基因和内标基因CT值的差异（CT,X－CT,R）整理上式得：最后用任一样本q的XN除以参照因子（calibrator,cb）的XN得到：在这里对于一个少

7、于150bp的扩增片断而言，如果Mg2+浓度、引物都进行了适当的优化，扩增效率接近于1。因此目标序列的量通过内均一化处理之后相对于参照因子而言就是1.2.2－△△CT方法的假设和应用要使△△CT计算方法有效，目标序列和内参序列的扩增效率必须相等。看两个反应是否具有相同的扩增效率的方法是看他们模板浓度梯度稀释後扩增产物△CT如何变化。图1显示的是cDNA样品在100倍稀释范围内的实验结果。对于每一个稀释样本，都用GAPDH和c-myc特异的荧光探针及引物进行扩增。计算出c-myc和GAPDH的平均CT值以及△CT值，通过cDN

8、A浓度梯度的log值对△CT值作图，如果所得直线斜率绝对值接近于0，说明目标基因和内标基因的扩增效率相同，就可以通过△△CT方法进行相对定量。在图1中，直线斜率是0.047，因而假设成立，△△CT方法可以用来分析数据。如果两个扩增反应效率不同，则需要通过定量标准曲线和绝对定量的方法来进行相