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干货 | Ct值过大怎么办?

作者:翌圣生物科技(上海)股份有限公司 2024-05-29T00:00 (访问量:36463)

在合理区间内,Ct值小,感觉美滋滋,但Ct值大的时候,可能就难受了≧ ﹏ ≦

今天小翌就给大家分享一下如何应对Ct值偏大的问题~

 

Ct值,即循环阈值(Cycle Threshold),是指荧光定量PCR实验中荧光信号首次超过背景噪音水平时的循环次数,是最重要的关键参数,可用于分析基因表达差异、计算基因拷贝数或者实验质量控制等等。

 

 

从图表上我们可以看到的是荧光阈值和扩增曲线交点的横坐标即为Ct值。其中出现的荧光阈值一般是基线的标准差的10倍,在实际操作中也可以手动调节。

 

而Ct值与模板量、产物量之间的关系为:

 

扩增产物量Xn=起始模板量X0×(1+扩增效率En循环个数n

 

其中En表示的是扩增效率。当扩增产物量增长到一定量级后,所发出的荧光信号等于荧光阈值,此时的循环个数则为Ct值。由计算方式可以了解到,Ct值与起始模板的对数存在线性关系,当扩增产物量为定值时,起始模板量越大,Ct值越小;起始模板量越小,Ct值越大

 

 

但是小伙伴们要注意,Ct值不是恒定不变的,不同的样本、不同的仪器会对该数据有一定的影响,有时即使是相同的样品在相同的仪器上重复2-3遍,Ct值也会存在差异。

 

 头疼的问题 为什么会出现Ct值偏大的现象?

 

Ct值的范围通常在15-35之间。当Ct值小于15,则认为在基线期扩增范围内,未达到荧光阈值。当Ct值大于35时,不适宜用于定量,仅能做定性判断。但是有不少小伙伴表示,Ct值在30以上心里就很难受了,数据使起来不痛快,为什么会出现大的Ct值呢?

 

上文中有提到关系等式:

扩增产物量Xn=起始模板量X0×(1+扩增效率En循环个数n

 

可以发现要达到一定的扩增产物量,Ct值同起始模板量和扩增效率En有一定的关系。

 

 >起始模板量对于Ct值的影响  

不同的小伙伴对于起始模板的投入量有不同的选择,例如选择将cDNA原液稀释10倍后作为反应模板上机检测;直接选择cDNA原液作为反应模板上机检测;又或者在进行反转录时选用100ng RNA或1000ng RNA进行反转录。

 

 

不同的反应模板量会对Ct值造成影响,模板量越多,Ct值越小,而模板量越少,Ct值就越大。10倍的模板量差异,对应的Ct值差异约在3.3个循环数(23.33=10)。

 

理论情况下,模板量投入越多,Ct值会变得越小,但实际操作时要注意!小伙伴们在阅读反转录试剂或者荧光定量试剂说明书时,会发现模板投入量都会存在上限。例如反转录时模板RNA投入量不建议超过2000ng,荧光定量PCR时投入的cDNA原液体积不能超过总反应体系的1/10。切记不要盲目为了减少Ct值无限制地增加模板投入量。模板本身除了包含核酸外,还有其他潜在的上游反应残留物或抑制物,量大时会对下游反应造成一定的抑制作用。

 

 

 >扩增效率对于Ct值的影响  

理论情况下,PCR扩增将1个DNA分子变成2个DNA分子,扩增效率为100%。但实际情况下,由于PCR反应中存在抑制因素,导致扩增效率低于100%,而一些污染、非特异扩增或者引物二聚体会导致扩增效率高于100%。

 

 

通常建议选用扩增效率在90%-110%之间的反应体系进行实验测试。看到这,小伙伴会问,我如何知道我的反应体系扩增效率在多少?

 

通常获取真实的扩增效率需要通过预实验制作标准曲线,通过制作标准曲线,获取曲线斜率,从而换算出扩增效率。

 

标准曲线制作案例:以染料法荧光定量检测A基因

 01 

尽量准备高浓度的待测cDNA或质粒DNA,于室温中瞬离混匀备用。根据个人需求按照一定梯度稀释核酸样本,一般建议6-8个梯度。

02 

每个梯度做3个技术重复,配制大体系平均分配至小体系准确定会更高。期间也要注意混匀,枪头的替换和气泡排除等操作细节。

 

03 

上机后,荧光定量PCR仪器会根据输入的信息进行标准曲线作图和换算。

 

04 

观察标准曲线的斜率是否落在-3.58~-3.10之间以及相关系数R2是否≥0.98。(斜率折算成扩增效率的算法:扩增效率=10(-1/斜率)-1)

 

选用扩增效率在90%-110%之间的反应体系,当然,越接近100%越好。当扩增效率下降5%时,对应的Ct值大约会增加1。当扩增效率较低,在80%以下时,Ct值会明显偏大。

 

 >出现Ct值大,该怎么办?  

首先,小伙伴们,当Ct值偏大,尤其在30以上时,切记先不要慌,先保存好辛苦做出来的数据,冷静下来后细心分析下数据,看看数据本身是否合理且可使用!若复孔Ct值的STD<0.2且熔解曲线单峰,则表明该数据是可靠的,可用于数据分析。

 

当Ct值大于30且复孔STD值>0.2时,若其本身为低表达基因且在其他研究或发表文献中都得到验证,可尝试将技术重复从3管提升至5-6管。再次上机后,剔除其中差异较大的技术重复,选用STD值最小的复孔数据。

 

 对症下药,减小Ct值  01

目标模板浓度偏低

a. 通过增加反转录时RNA的投入量从而提高模板浓度,或减少cDNA模板稀释度,理论上每稀释10倍,Ct值增大3.3。

b. 模板降解的风险,选用新鲜的RNA或分装保存好的未开封RNA进行反转录获取新的cDNA。选择高产高稳的RNA提取试剂及反转录试剂。

c. 若基因本身表达丰度就很低,尝试选用高灵敏的qPCR试剂来进行荧光定量PCR。

 

02

扩增片段过长

a.扩增产品片段不要过长,选择产物长度在80-300bp之间的。
b.可尝试标准的三步法扩增提高长片段的扩增效率。但是要注意片段长度很长的,该方法效果不大,建议选用方法a。

 

03

扩增效率异常,严重偏离100%±10%

a. 做好引物设计,避免二级结构、发夹结构和错配,减少非特异扩增。

b. 确保RNA纯度达标(OD260/280、OD260/230),减少抑制物对于反应的影响。

c. 若原采用cDNA原液作为模板,可尝试对cDNA原液进行一定比例稀释后进行分析。

 

 

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[1] Li Y, Wang D, Ping X, et al. Local hyperthermia therapy induces browning of white fat and treats obesity. Cell. 2022;185(6):949-966.e19.doi:10.1016/j.cell.2022.02.004.(IF=66.850)

[2] Seki T, Yang Y, Sun X, et al. Brown-fat-mediated tumour suppression by cold-altered global metabolism. Nature. 2022;608(7922):421-428. doi:10.1038/s41586-022-05030-3. (IF=69.504)

[3] Chen P, Wang W, Liu R, et al. Olfactory sensory experience regulates gliomagenesis via neuronal IGF1. Nature. 2022;606(7914):550-556. doi:10.1038/s41586-022-04719-9.(IF=69.504)

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[5] Lu XY, Shi XJ, Hu A, et al. Feeding induces cholesterol biosynthesis via the mTORC1-USP20-HMGCR axis. Nature. 2020;588(7838):479-484. doi:10.1038/s41586-020-2928-y.(IF=69.504)

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[7] Liu S, Hua Y, Wang J, et al. RNA polymerase III is required for the repair of DNA double-strand breaks by homologous recombination. Cell. 2021;184(5):1314-1329.e10. doi:10.1016/j.cell.2021.01.048.(IF=66.850

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[16] Xiao J, Li W, Zheng X, et al. Targeting 7-Dehydrocholesterol Reductase Integrates Cholesterol Metabolism and IRF3 Activation to Eliminate Infection. Immunity. 2020;52(1):109-122.e6. doi:10.1016/j.immuni.2019.11.015.(IF=43.474)

[17] Zhang X, Zhang C, Qiao M, et al. Depletion of BATF in CAR-T cells enhances antitumor activity by inducing resistance against exhaustion and formation of central memory cells. Cancer Cell. 2022;40(11):1407-1422.e7. doi:10.1016/j.ccell.2022.09.013.(IF=38.585)

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[19] Fan H, Hong B, Luo Y, et al. The effect of whey protein on viral infection and replication of SARS-CoV-2 and pangolin coronavirus in vitro. Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):275. Published 2020 Nov 24. doi:10.1038/s41392-020-00408-z.(IF=38.104)

[20] Ren Y, Wang A, Wu D, et al. Dual inhibition of innate immunity and apoptosis by human cytomegalovirus protein UL37x1 enables efficient virus replication. Nat Microbiol. 2022;7(7):1041-1053. doi:10.1038/s41564-022-01136-6.(IF=30.964)

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