引物探针设计原则
两种定量分析方法的比较及Taqman探针引物设计原则
两种定量分析方法的比较及Taqman探针、引物设计原则遗传物质DNA首先要把所携带的遗传信息转录成为信使RNA（mRNA）,携带遗传信息的mRNA从细胞核进入到细胞质中与核糖体结合，在核糖体中mRNA携带的遗传信息被翻译成为多肽，多肽经过进一步加工后变成蛋白质，至此遗传物质DNA完成了表达过程。
期间的转录过程是基因表达中非常重要的调节步骤，所转录的mRNA的多少直接影响着相关最终蛋白质的多少，所以通过对细胞内某条基因mRNA含量多少的分析，就能大致判断出该条基因的表达是否活跃。
定量PCR仪是在普通PCR仪的基础上加装了荧光激发装置和荧光检测装置，PCR扩增和检测同时进行；在PCR反应体系中加入荧光基团，利用荧光信号的积累实时监测整个PCR 进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析。
该技术于1996年由美国Applied Biosystems公司推出，由于该技术不仅实现了PCR从定性到定量的飞跃，而且与常规PCR 相比，它具有特异性更强、有效解决PCR污染问题、自动化程度高等特点，目前已得到广泛应用。
定量PCR常用的三个常用概念扩增曲线、荧光阈值、Ct值扩增曲线：反映PCR循环次数和荧光强度的曲线，定量PCR仪每次轮PCR扩增都会自动记录荧光强度的变化荧光阈值：样本的荧光背景值和阴性对照的荧光值，手动设置的原则要大于样本的荧光背景值和阴性对照的荧光最高值，同时要尽量选择进入指数期的最初阶段，并且保证回归系数大于0.99。
CT值：PCR扩增过程中，扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数。
C(t) value扩增曲线阈值及CT值荧光定量PCR的数学原理理想的PCR反应：X=X0*2n非理想的PCR反应：X=X0* (1+Ex)n（n：扩增反应的循环次数；X：第n次循环后的产物量；X0：初始模板量；Ex：扩增效率）在扩增产物达到阈值线时:XCt=X0 (1+Ex)Ct =M (1)XCt:荧光扩增信号达到阈值强度时扩增产物的量，在阈值线设定以后,它是一个常数,我们设为M方程式(1)两边同时取对数得:log M=log X0 (1+Ex)Ct (2)整理方程式(2)得:log X0= - log(1+Ex) *Ct+ log M (3)由此可见，log X0浓度与循环数呈线性关系，根据样品扩增达到域值的循环数即Ct值就可计算出样品中所含的该基因的初始模板量。
引物探针设计原则
引物探针设计原则引物探针是分子生物学和遗传学研究中广泛应用的工具，它们用于检测给定的DNA序列并在其特定的位置与其结合。
引物探针有许多种类型，但设计它们的原则是大致相同的。
本文将介绍引物探针设计的原则。
1. 引物探针应当特异性。
引物探针的最初设计原则是确保其特异性，即只在目标DNA序列上结合，而不在其他DNA序列上结合。
特异性可通过许多方式实现，如控制探针长度或通过选择引物的位置来避免与其他DNA序列的结合。
特异性也是确保引物探针的准确性和可靠性的关键。
引物探针长度对于其正确结合和探测目标DNA序列至关重要。
长引物比短引物更具特异性，因为它们有更多的机会与目标DNA序列结合。
此外，长引物对于特异性的保持和探测的灵敏度也更好。
3. 引物探针的选择应当优先考虑其3'端。
引物探针的3'端是其结合目标DNA序列的关键区域。
由于DNA聚合酶在扩增反应过程中是从3'端往5'端进行合成的，因此引物探针的3'端需要与目标DNA序列上的互补碱基配对。
在引物设计过程中，选择具有良好稳定性的3'端可以提高反应的特异性和酶活性。
4. 引物探针应当遵循PCR特定的设计规则。
在PCR（聚合酶链式反应）中，引物对于扩增反应的成功非常重要。
因此，在设计PCR 反应时需要考虑许多特定的因素。
例如，引物长度和序列，引物间的距离（扩增产物的大小）以及熔解温度等。
PCR反应的成功与否往往取决于如何正确地设计引物。
5. 引物探针应当特异地结合到目标DNA序列上。
良好的引物探针应当具有明确的探针特异性，在其结合目标DNA序列时表现出特异性。
因此，对于特定实验需要，探针的选择需要进行优化。
方法包括，评估引物和探针的特异性，交叉验证引物和探针与基因组的互补性，并对引物进行最佳的化学修饰和结构设计。
结论引物探针对于许多分子生物学研究非常重要。
在设计引物探针时，需要考虑许多因素，如特异性、长度、优先考虑3'端、PCR特定的设计规则和特异地结合目标DNA序列。
Taqman设计总结
Taqman设计总结⼀、单重Taqman引物探针设计：（为了确保引物和探针的特异性，最好将设计好的序列在www.ncbi.nlm.nih/blast中核实⼀次）1、探针：探针的设计应该在引物的设计之前①长度：18~35（18~30之间最好、最常见），最长37；太长淬灭效果不好。
② TM值：Primer Express软件计算出来的Tm值在66~72℃之间（最常见68~70℃），最好为70℃，确保探针的Tm值要⽐引物的Tm值⾼出5~10℃，GC含量在30~80%（最好40%~70%），因此探针最好是富含GC的保守⽚段；（Primer Express：Do not expand the Tm range by more than 2 °C from the default range）。
③探针位置：尽可能地靠近上游引物,上游引物的3' 端离探针的5' 端为1-20bp（⼀般10个以内），最好是探针的5'端离上游引物的3' 有1个碱基。
④5'端应避免使⽤碱基G，5' G会有淬灭作⽤，即使被切割下来这种淬灭作⽤也还会存在；如果选择FAM-dye在5'端第⼆个序列也不能为G（G in the second position on the 5' end in FAM dye-labeled probes can reduce fluorescent normalized reporter signal）。
⑤可选：整条探针中，碱基C的含量要明显⾼于G的含量，G的含量多于C会降低反应效率，这时就应选择配对的另⼀条链作为探针。
要同时考虑在正反两条链上设计引物与探针。
若找不到完全保守的⽚段，也只能选取有⼀个碱基不同的⽚段，且这个不同的碱基最好在探针的中间，且最好为A或T。
⑥Repeating oligonucleotides：a. 避免探针中同⼀碱基重复过多，尤其是要避免4个或超过4个的G碱基出现，即≦3（Avoid runs of identical nucleotides. If repeats are present, there must be fewer than four consecutive G residues.）；b. 避免连续的6个A出现（Consecutive A residues：Avoid six consecutive A residues anywhere in the probe.Consecutive A residues can cause a high No Template Control (NTC) signal）；c. 避免探针的中间区域含有2个或以上的CC dinucleotides（Avoid two or more CC dinucleotides in themiddle of the probe, which can sometimes reduce signal）。
定量PCR引物探针设计原则
定量PCR引物探针设计原则定量PCR（Quantitative Polymerase Chain Reaction）是一种用于测量DNA分子数量的技术。
在进行定量PCR实验时，合理设计引物和探针非常重要，下面将探讨一些定量PCR引物和探针设计的原则。
1.引物设计原则：1.1引物长度：引物的长度一般在18-30个碱基对之间，过短的引物可能导致非特异性扩增，而过长的引物可能导致扩增效率降低。
1.2引物的GC含量：引物的GC含量应在40-60%之间，过高或过低的GC含量都可能导致非特异性扩增。
1.3引物的熔解温度（Tm）：引物的熔解温度应在50-60摄氏度之间，可以通过计算引物序列的碱基组成和长度来预测引物的Tm值。
1.4引物的特异性：引物的特异性是设计引物时最关键的考虑因素之一、引物的特异性可以通过检查与该引物匹配的靶标序列在基因组或转录组中的唯一性来评估。
可以使用生物信息学工具，如BLAST（基本局部序列比对）来分析引物的特异性。
此外，还可以使用引物的3'末端碱基序列的特异性来提高引物的特异性。
2.探针设计原则：2.1探针的长度：探针的长度一般在20-30个碱基对之间。
2.2探针的熔解温度（Tm）：与引物类似，探针的Tm值也应在50-60摄氏度之间。
2.3探针的特异性：与引物一样，探针的特异性也是设计探针时需要考虑的重要因素。
探针的特异性可以通过生物信息学工具来分析，如BLAST。
此外，还可以设计探针的3'末端碱基序列来提高其特异性。
2.4探针的化学修饰：在实验中，通常使用荧光标记的探针来实现定量PCR。
探针可以通过荧光基团，如FAM、VIC、HEX等进行标记。
此外，还可以在探针的两端引入磷酸酯键或磷酸二酯键等化学修饰，以提高探针的稳定性和特异性。
总结起来，定量PCR引物和探针的设计需要考虑引物长度、GC含量、熔解温度和特异性等因素。
在设计引物和探针时，可以使用生物信息学工具来分析其特异性，并通过化学修饰来提高其稳定性和特异性。
多重荧光定量pcr引物和探针设计方法
多重荧光定量pcr引物和探针设计方法多重荧光定量PCR（Multiplex qPCR）是一种利用多组引物和探针同时扩增和检测多个靶标序列的技术。
它具有高通量、高灵敏度、高特异性和高精确性的优点，广泛应用于基因表达定量、基因突变检测、病毒感染检测等领域。
为了设计适用于多重荧光定量PCR的引物和探针，需要考虑以下几个方面。
1. 靶标选择与设计首先，需要选择适合于多重荧光定量PCR的靶标序列。
靶标序列应具有明显的差异性，能够有效区分不同的样本。
此外，还应该考虑靶标序列的长度，推荐长度在100-200bp之间。
最好通过生物信息学工具进行靶标序列的选择和设计。
2. 引物设计在多重荧光定量PCR中，每个靶标序列需要设计一对引物。
引物的设计应遵循以下原则：（1）引物长度：引物长度一般在18-24个碱基之间，尽量保持相似的长度。
（2）引物Tm值：引物的熔解温度（Tm）应相似，通常应在55-65℃之间。
（3）引物特异性：引物应具有较高的特异性，避免与非靶标序列发生非特异性扩增。
（4）引物相互作用：不同引物之间应避免相互作用，特别是避免引物间的二聚体形成。
（5）GC含量：引物的GC含量应在40-60%之间，以保证扩增效果和特异性。
3. 探针设计多重荧光定量PCR中可以选择使用探针进行定量分析。
探针的设计应遵循以下原则：（1）探针长度：探针长度通常在16-30个碱基之间，最好控制在20个碱基左右。
（2）探针Tm值：探针的Tm值应相似，通常要比引物的Tm 值高2-5℃。
（3）探针结构：选择合适的探针结构，常用的有TaqMan探针、MGB探针、Scorpion探针等。
根据实验需求选择合适的探针结构，以提高灵敏度和特异性。
4. 引物和探针的检测验证在设计引物和探针后，需要进行实验验证。
可以通过单引物和单探针PCR进行验证，检测目标序列的特异性和效果。
如果存在非特异性扩增或效果不理想，需要对引物和探针进行修改和优化。
总的来说，多重荧光定量PCR引物和探针的设计需要考虑靶标选择与设计、引物设计、探针设计以及引物和探针的检测验证等方面。
定量PCR引物探针设计原则完整版
定量P C R引物探针设计原则Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】定量PCR引物、探针设计原则自90年代Taqman探针诞生以来，虽然荧光探针（引物）不断有新的技术出现，但是作为一种经典的定量PCR技术，Taqman探针技术仍然是许多实验研究人员进行定量检测的首选，这主要是因为相对于SYBR荧光染料，Taqman探针具有序列特异性，只结合到互补区，而且荧光信号与扩增的拷贝数具有一一对应的关系，因此特异性强灵敏度高，而且条件优化容易；而相对于杂交探针，Taqman探针只要设计一条探针，因此探针设计较便宜方便，而且也能完成基本的定量PCR 要求。
当然Taqman定量方法由于还是要合成探针，也给实验操作带来了挑战。
一般Taqman定量PCR实验过程为：目的基因查找比对→探针与引物设计→探针与引物合成→配置反应体系→反应参数→重复实验，优化条件→获得曲线数据，比对标准曲线→再重复验证。
第一步：在第一步目的基因查找比对过程中可以利用NCBIgenbank序列以及DNAstar等软件完成目的DNA或者RNA的查找与比对——这在分析测序报告的时候相信很多人操作过，这一步需要注意的就是要保证所分析的序列在一个contig（重叠群，即染色体的一些区域中毗邻DNA片段重叠的情况）内。
第二步：如果其它条件一致，那么这个第二步——引物探针的设计就可以说是定量PCR成败的关键了，通过各方面经验的总结有以下几个基本的原则：总体原则先选择好探针，然后设计引物使其尽可能的靠近探针。
所选序列应该高度特异，尽量选择具有最小二级结构的扩增片段——这是因为二级结构会影响反应效率，而且还会阻碍酶的扩增。
建议先进行二级结构检测，如果不能避免二级结构，那么就要相应提高退火温度。
扩增长度应不超过400bp，理想的最好能在100-150bp内，扩增片段越短，有效的扩增反应就越容易获得。
PCR和定量PCR的引物和探针设计
PCR和定量PCR的引物和探针设计PCR（聚合酶链反应）是一种用于扩增特定DNA序列的技术。
引物和探针是PCR中的关键组成部分，它们的设计对PCR的灵敏度和特异性至关重要。
引物是专门设计用于扩增目标DNA序列的两个短链DNA片段。
对于PCR反应的成功与否，引物的设计是至关重要的。
在引物设计中，以下几个因素需要考虑：1.引物长度：引物通常由18-24个碱基组成。
引物过短可能导致非特异扩增，而引物过长可能导致特异扩增低下。
2.引物序列：引物的序列应与目标DNA序列互补，以确保引物与目标序列之间的碱基配对。
避免引物序列中存在重复和寡聚核苷酸，以防止非特异扩增。
3.引物Tm值：引物的熔解温度（Tm）是引物与模板DNA断裂的温度。
引物的Tm值应相似，通常在50-65℃之间。
4.引物之间的互补性：引物之间应避免自身互补或与对方互补，以防止引物形成二聚体或无特异性扩增。
探针是一种带有荧光标记的SSO（特异性杂交寡核苷酸）或DSA（二链特异性杂交寡核苷酸），它能够检测到靶序列的扩增。
探针分为两类：探针（Hydrolysis Probes）和探针（Molecular Beacon Probes）。
1. 探针（Hydrolysis Probes）：这种探针包含一个与靶序列互补的引物和一个结合到引物上的荧光染料和一个淬灭器。
当DNA扩增反应进行时，引物与靶序列结合，使荧光染料与淬灭器距离远离，并发出荧光信号。
这种探针的设计需要考虑引物和探针之间的互补性，以确保特异性扩增和信号产生。
2. 探针（Molecular Beacon Probes）：这种探针是一段独特的DNA 或RNA序列，两端固定一个荧光染料和一个淬灭器。
当探针与靶序列结合时，形成一个折叠的结构，将荧光染料和淬灭器分开。
这种探针的设计需要考虑探针序列的互补性和结构的稳定性。
在引物和探针设计中1.特异性：引物和探针应与目标DNA序列具有高度特异性的互补性，避免与非目标DNA序列发生杂交。
定量PCR引物探针设计原则
定量P C R引物探针设计原则TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】定量P C R引物、探针设计原则自90年代Taqman探针诞生以来，虽然荧光探针（引物）不断有新的技术出现，但是作为一种经典的定量PCR技术，Taqman探针技术仍然是许多实验研究人员进行定量检测的首选，这主要是因为相对于SYBR荧光染料，Taqman探针具有序列特异性，只结合到互补区，而且荧光信号与扩增的拷贝数具有一一对应的关系，因此特异性强灵敏度高，而且条件优化容易；而相对于杂交探针，Taqman探针只要设计一条探针，因此探针设计较便宜方便，而且也能完成基本的定量PCR要求。
当然Taqman定量方法由于还是要合成探针，也给实验操作带来了挑战。
一般Taqman定量PCR实验过程为：目的基因查找比对→探针与引物设计→探针与引物合成→配置反应体系→反应参数→重复实验，优化条件→获得曲线数据，比对标准曲线→再重复验证。
第一步：在第一步目的基因查找比对过程中可以利用NCBI genbank序列以及DNAstar 等软件完成目的DNA或者RNA的查找与比对——这在分析测序报告的时候相信很多人操作过，这一步需要注意的就是要保证所分析的序列在一个contig（重叠群，即染色体的一些区域中毗邻DNA片段重叠的情况）内。
第二步：如果其它条件一致，那么这个第二步——引物探针的设计就可以说是定量PCR成败的关键了，通过各方面经验的总结有以下几个基本的原则：总体原则先选择好探针，然后设计引物使其尽可能的靠近探针。
所选序列应该高度特异，尽量选择具有最小二级结构的扩增片段——这是因为二级结构会影响反应效率，而且还会阻碍酶的扩增。
建议先进行二级结构检测，如果不能避免二级结构，那么就要相应提高退火温度。
扩增长度应不超过400bp，理想的最好能在100-150bp内，扩增片段越短，有效的扩增反应就越容易获得。
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引物探针设计原则
张远涛Ph.D.
Sr Field Application Scientist Hotline: 800 820 8982
cnmcbsupport@
定量PCR开发流程
选择目标基因/ SNP位点
设计探针和引物
筛选引物、探针，优化各组分浓度
验证
完成
选择目的基因/SNP位点
序列查找
引物探针设计
两种实验设计策略
•正向策略
–修改反应条件
–适应PCR引物•反向策略
–设计引物适应反应条件
–确定标准的化学
–确定标准的程序
–设计标准的扩增产物
探针设计指南
•先设计探针，后设计引物
•探针的5'端第一个碱基不能是G
•基因表达探针Tm值：68-70°C；基因分型探针Tm值：65-67°C •TaqMan-MGB探针长度在13-25bp，TaqMan探针长度13-30bp •避免同一碱基重复过多，特别是连续4个或更多的G
•C比G多的探针效果更好，如果C少于G，选择其互补链
•多态位点应尽量位于探针中央，可以±3个碱基
为什么要C比G多？
反义链：11 C / 3 G
正义链：3 C / 11 G
NN N N N N N N N N N N N N N N N N N
polymorphism
Try to position the polymorphism here (central third)If necessary, put the polymorphism here (region of MGB)
DO NOT
PLACE HERE
基因多态位点探针中的位置
基因表达、cDNA定量研究中，特别设计探针跨过两个外显子，以增强扩增特异性
3'
R
Q TaqMan 探针
Exon 1Exon 3
Exon 2用于基因表达的探针设计
报告荧光(7500)
~670CY-5报告荧光(7500)~610TEXAS Red
参比荧光~610ROX
报告荧光(7500)~580CY-3
报告荧光~580NED
淬灭荧光~580TAMRA
报告荧光~550VIC
报告荧光~550JOE
报告荧光~520SYBR Green I
报告荧光~5206-FAM
用途最大发射峰(nm)荧光染料
荧光标记基团的选择
引物设计指南
•引物尽可能地接近探针，但是不可与探针重叠
•引物长度9-40bp，最优20bp，GC含量保持在30-80%之间•避免同一碱基重复过多，特别是连续4个或更多的G •引物Tm值在58-60°C之间，上下游引物Tm不要超过2°C •引物3’端的倒数5个碱基中，G和C加起来不要超过2个•引物3’端不要是碱基A，避免出现3个以上相同碱基•避免引物自身或与引物之间形成4个或4个以上连续配对•避免引物自身形成环状发卡结构
•扩增片段的长度在50-150bp间
primer
template
polymerisation 3'
5'
为什么要减少引物3’端的G和C？
引物3’端过多的G、C会导致暂时性错误复性，并很快就会被DNA酶稳定下来
Primer Express v3.0软件
引物探针设计常用工具
设计软件：Primer Express、Beacon Desinger、Primer5
网络免费资源：/
/realtimedesign
/
MFold（http://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/mfold-simple.html）•引物和扩增产物二级结构的预测
•二级结构的稳定性(delta G) 和融解温度(T m)
NCBI
•BLAST扩增特异性
•/Blast.cgi
反应试剂优化
mM
3.5~10MgCl 2U/μl 0.03~0.05Taq
mM 0.15~0.20dUTP
mM 0.15~0.20dCTP
mM 0.15~0.20dGTP
mM 0.15~0.20dATP
μM 0.15~0.20探针3
μM 0.20~0.30引物2
μM 0.20~0.30 引物1
mM 50~100KCl
mM 10~50Tris-HCl（pH 8.3 ）
反应浓度成分
引物浓度优化的数据判定
N
高浓度/高效率
高浓度/低效率
低浓度/高效率
N:产物数量
n:循环数
n
热循环程序
激活Taq
灭活UNG
UNG反应退火延伸检测。