
质粒载体作为体外重组DNA的常用载体,广泛应用于分子生物学基础研究、重组蛋白表达、病毒载体包装、核酸药物研发等领域。质粒核酸定量分为紫外分光光度法与荧光定量PCR法,紫外法仅能测定总 DNA 质量浓度,无法区分完整质粒、断裂质粒、宿主基因组DNA污染,易造成定量结果偏高;而实时荧光定量PCR(qPCR)可实现目标质粒序列的特异性绝对定量,直接获得质粒拷贝数,是当前质粒核酸精准定量的首选技术。
qPCR检测结果高度依赖仪器温控精度、荧光信号采集稳定性。博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪搭载动态精准温控模块,支持多通道荧光检测,可完成扩增曲线实时采集、标准曲线自动拟合与熔解曲线分析,适配SYBR Green染料法与TaqMan探针法。本研究以pUC19质粒为对象,建立质粒载体核酸qPCR绝对定量体系,验证该仪器在质粒拷贝数检测中的可靠性,为重组质粒制备、工程菌质粒拷贝数检测、质粒残留 DNA 质控提供稳定的检测方案。
一、材料与方法
(一)仪器与试剂
1、仪器:博清生物荧光定量PCR仪;微量核酸分光光度计;高速冷冻离心机;微量移液器。
2、试剂:SYBR Green I qPCR预混液;pUC19重组质粒;目标片段特异性上下游引物;无酶水;质粒小提试剂盒。
(二)质粒标准品制备
提取纯化pUC19质粒,采用分光光度计测定质粒A260浓度,同时检测A260/A280,确认质粒纯度在1.8~2.0之间。
计算原始质粒拷贝数,使用无酶水进行10倍梯度稀释,配制108、107、106、105、104、103、102 copies/uL系列标准品,置于- 20℃避光保存。
(三)qPCR 反应体系与程序
采用20μL反应体系:2×SYBR Green qPCR Mix 10μL,正向引物(10μmol/L)0.4μL,反向引物(10μmol/L)0.4μL,质粒模板1μL,无酶水8.2μL。每个样本设置3个技术复孔,同时设置阴性对照(无酶水替代模板)。
扩增程序:95℃预变性3min;95℃变性10s,60℃退火延伸30s,收集荧光信号,共40个循环;扩增结束后执行熔解曲线程序:95℃ 15s,60℃ 60s,缓慢升温至95℃,连续采集荧光。
(四)方法学验证指标
1、线性与标准曲线:以系列质粒标准品的拷贝数对数为横坐标,Ct值为纵坐标,绘制标准曲线,计算R2与扩增效率。
2、灵敏度:逐步降低质粒模板浓度,确定可稳定检出的最低拷贝数。
3、精密度:取高、中、低3个浓度质粒标准品,同一批次3次重复(组内精密度);连续 3 天检测(组间精密度),计算Ct值变异系数CV。
4、特异性:通过熔解曲线判断扩增产物单一性,观察是否存在引物二聚体、非特异性扩增。
5、样品实测:提取大肠杆菌工程菌内重组质粒,使用本方法测定质粒拷贝数,与分光光度法结果对比。
二、结果
(一)标准曲线与线性范围
在102~108 copies uL浓度区间,质粒拷贝数对数与Ct值呈良好负相关,标准曲线方程: Ct=-3.39lg X+37.62,相关系数R2=0.997,扩增效率97.4%,满足qPCR定量要求。各梯度扩增曲线平行性良好,梯度Ct间隔均匀,博清生物荧光定量PCR仪荧光信号采集稳定,无异常跳点。
(二)特异性与熔解曲线
熔解曲线显示单一尖锐熔解峰,阴性对照无扩增信号,无引物二聚体及非特异性扩增产物,引物特异性良好,仪器熔解曲线温度分辨能力满足分析需求。
(三)精密度结果
高、中、低浓度质粒样本组内CV分别为1.12%、1.47%、2.01%;组间CV分别为1.35%、1.82%、2.33%,均小于2.5%,说明博清生物荧光定量PCR仪孔间温控一致性好,检测重复性优异。
(四)灵敏度与样品检测
本体系最低稳定检出限为102 copies uL。工程菌质粒样品检测结果显示,qPCR测得拷贝数低于分光光度法,原因是分光法同时计量完整质粒、断裂DNA与微量基因组DNA,qPCR仅特异性定量目标质粒序列,结果更贴合真实有效质粒模板量。
三、讨论
质粒载体核酸定量是基因工程、载体研发中的基础实验环节。紫外分光法操作简便,但无法区分核酸类型,抗干扰能力弱;qPCR通过特异性引物靶向质粒序列,只统计具备扩增活性的质粒模板,是质粒拷贝数、工程菌质粒拷贝数、生物制品质粒残留检测的可靠方案。仪器温控均匀度与荧光检测信噪比直接决定qPCR结果质量。博清生物荧光定量PCR仪采用精准温控技术,孔间温度差异小,荧光采集稳定,能够稳定完成质粒绝对定量,标准曲线线性、重复性、灵敏度均满足分子生物学实验要求。
本研究建立的SYBR Green I质粒定量方法,成本低、操作简便,适合常规质粒样品批量检测;若样品基质复杂、存在大量同源DNA干扰,可切换TaqMan探针法进一步提升特异性。该体系可拓展应用:重组质粒标准品标定、大肠杆菌工程菌质粒拷贝数测定、慢病毒/腺病毒制备工艺中质粒残留DNA检测。
本研究基于博清生物荧光定量PCR仪成功建立质粒载体核酸绝对定量qPCR方法。该方法线性范围宽、特异性强、重复性好,可精准测定质粒载体拷贝数。博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪温控稳定、荧光检测可靠,能够满足质粒载体核酸定量、工程菌拷贝数分析、质粒残留核酸质控等分子生物学研究需求,为质粒相关科研与载体开发提供稳定可靠的仪器与检测方案。




