基因表达的检测的几种方法

基因表达检测的最终技术目标是能确定所关注的任何组织、细胞的RNA的绝对表达量。可以先从样本中抽提RNA，再标记RNA，然后将这些标记物作探针与芯片杂交，就可得出原始样本中不同RNA的量。然而用于杂交的某个特定基因的RNA的量与在一个相应杂交反应中的信号强度之间的关系十分复杂，它取决于多种因素，包括标记方法、杂交条件、目的基因的特征和序列。所以芯片的方法最好用于检验两个或多个样本中的某种RNA的相对表达量。样本之间某个基因表达的差异性（包括表达的时间、空间特性及受干扰时的改变）是基因表达最重要的，而了解RNA 的绝对表达丰度只为进一步的应用或多或少地起一些作用。

基因表达的检测有几种方法。经典的方法（仍然重要）是根据在细胞或生物体中所观察到的生物化学或表型的变化来决定某一特定基因是否表达。随着大分子分离技术的进步使得特异的基因产物或蛋白分子的识别和分离成为可能。随着重组DNA技术的运用，现在有可能检测．分析任何基因的转录产物。目前有好几种方法广泛应用于于研究特定RNA分子。这些方法包括原位杂交．NORTHERN凝胶分析．打点或印迹打点．S－1核酸酶分析和RNA酶保护研究。这里描述RT-PCR从RNA水平上检查基因表达的应用。8 f3 f- |2 L) K) b7 ]- ~- |

RT-PCR检测基因表达的问题讨论

关于RT-PCR技术方法的描述参见PCR技术应用进展，在此主要讨论它在应用中的问题。理论上1μL细胞质总RNA对稀有mRNA扩增是足够了（每个细胞有1个或几个拷贝）。1μL差不多相当于50－100，000个典型哺乳动物细胞的细胞质中所含RNA的数量，靶分子的数量通常大于50，000，因此扩增是很容易的。该方法所能检测的最低靶分子的数量可能与通常的DNAPCR相同；例如它能检测出单个RNA分子。当已知量的转录RNA（用T7RNA聚合酶体外合成）经一系列稀释，实验结果表明通过PCR的方法可检测出10个分子或低于10个分子，这是反映其灵敏度的一个实例。用此技术现已从不到1个philadelphia染色体阳性细胞株K562中检测到了白血病特异的MRNA的转录子。因此没必要分离polyA+RNA，RNA/PCR法有足够的灵敏度来满足绝大多数实验条件的需要。

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将PCR缓冲液同时用于反转录酶反应和PCR反应，可简化实验步骤。我们发现整个反应过程皆用PCR缓冲液的结果相当于或优于先用反转录缓冲液合成CDNA，然后PCR缓冲液进行PCR扩增循环。当然，值得注意的是PCR缓冲液并不最适合第一条DNA链的合成。我们对不同的缓冲液用于大片段DNA 合成是否成功还没有进行过严格的研究。

反转录酶的选择似乎对实验方法成功与否并不十分重要。

BRL和BOEHRINGERMANNHEIM的MULV反转录酶进行全面的研究，但没有理由认为来源可靠的反转录酶不能适用于该方法。在研究中，我们仅使用了PERKINELMER/CETUS公司生产的TAQ聚合酶。

cDNA第一条链的合成可用不规则六聚体、寡聚(dT)或PCR 下游引物来启动反应。如果用寡聚(dT)，一般每次反应加0.1μL 就够了。如果用下游寡核苷酸作为第一条链的起始引物，10-50pmol最为理想。反转录反应以后，加入适量的上游和下游引物进行PCR反应与用不规则六聚体方法一样。三种启动方法中无论用那一种最后得到的扩增产物都同样理想。而加入不规则六聚体似乎更容易得到前后一致的结果，且靶序列的合成量通常最多(E.S.K.)加入不规则六聚体方法一样。三种启动方法中无论用那一种最后得到的扩增产物都同样理想。而加入不规则六聚体似站更容易得到事一致的结果，且靶序列的合成量通常最多(E.S.K.未发表)。第一条链合成完毕，不必加碱或RNA酶以除去RNA模板。95℃热处理使反转录酶失活，同时也使RNA-DNA 杂合子变性。不必加碱或RNA酶以除去RNA模板。95℃热处理使反转录酶失活，同时也使RNA-DNA杂合子变性。残留的RNA模板似乎对PCR反应无干扰。

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寻找使PCR反应产生良好扩增结果的最低浓度的寡核苷酸

引物是十分重要的。我们发现过量的引物通常会产生许多妨碍随后分析的额外扩增产物。浓度为5pmol的引物可得到非常清晰及有效的扩增产物。当然，最好是找到你要扩增的每个序列的最佳引物量。没有必要用全部的cDNA反应产物进行PCR扩增。可取等分量cDNA样品用几组不同的引物作PCR分析;例如:一份cDNA反应物可用于研究几种不同类型的RNA。cDNA反应物通常用PCR缓冲液衡释5倍。将cDNA的浓度隆低至0.2mM，此浓度更适于Taq聚合酶。dNTP浓度不应超过0.2mM，因为较高浓度的dDTP使Taq聚合酶的错误掺入或突变率增高。对于扩增来说，即使dNTP的浓度低到0.05mM也不会出现问题。' R7 z) H' u1 ]( }

镁离子浓度对反应十分重要，因此应注意将镁的摩尔浓度保持恒定。有时核酸溶于含1mMEDTA的缓冲液中，EDTA可歼螯合大多数镁离子。通常，PCR反应中游离镁离子浓度应保持在2mM。

将PCRA循环次数减少，不可避免地产生许多非特异性的扩增产物。很容易将长度不同的DNA的扩增。即使基因组序列得到扩增，当引物与大小不同的外显子结合时，很容易将长度不同的MRNA与基因组的产物区别一来。如果不了解基因组的结构，选用与5"编码基因间隔300-400bp的引物，脊椎动物的外显子很少大于300-400bp，因此很容易从不同的外显子中导出引

物。如果所研究的基因无内含子、或者研究完整原病毒RNA转录，为了获得有关PCR的结果有必要用DNA酶彻底处理RNA。只要有很少量的基因组DNA污染，用此方法分析就会出现假阳性结果。9 @9 o- ]( v; U N# ]% r$ h

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实际应用举例}/ W" [1 T. m$ P0 F$ M+ x

基因表达检测

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用该方法先后扩增，检测了许多不同类型的细胞、组织和器官的mRNA。当然，仅仅检测mRNA并没有新颖之处，它的新颖在于能对10-1000个细胞的RNA进行分析。所需起始物质比通常的低很多，这使得研究者能设计并进行以前看是不可能进行的实验。例如研究血细胞生成的研究人员经常用群体分析确定生长因子或环境对特殊细胞系发育的影响。经常部到的一个问题是:群体细胞产生的何种生长/分化因子会影响其本身的发育。现在可以确信，利用RNA/PCR技术能够对数百个群体的mRNA对任何与生长或分化有关的因子进行分析。而用常规的杂交或抗体检测方法来分析它们是极其因难、甚至是不可能的。RNA/PCR 技术在研究转基因动物方面将非常有用。我们常常不仅要知道在动物体内转移的基因是否表达，而且要知道是在哪些细胞．组织或器官中表达。随着RNA/PCR检测灵敏度的提高，能够检测转