实时荧光定量PCR技术是一种高灵敏度、高特异性的核酸定量检测技术,但在实际应用中经常会出现假阳性结果,本文将对其产生原因的详细解析。
一、样本因素
样本交叉污染
在样本采集阶段,如果采集工具没有严格区分,例如使用同一根拭子先后采集不同个体的样本,或者在样本保存和运输过程中,样本管破裂、密封不严,导致不同样本之间发生液体交换,就可能出现交叉污染。比如在新冠病毒核酸检测中,多个咽拭子样本放在一起,如果有一个阳性样本,其病毒核酸就可能沾染到其他样本上,使原本阴性的样本检测出阳性信号。
样本在实验室操作过程中的污染也是常见原因。在核酸提取环节,使用的移液器枪头如果重复使用或者被阳性样本污染后又用于阴性样本的操作,就会把阳性核酸带入阴性样本中。而且在加样过程中,液体飞溅也会导致样本间的交叉污染。
样本自身含干扰物质
某些样本中可能含有能够与荧光染料或引物结合的物质。例如,一些生物样本中的内源性荧光物质,像卟啉类化合物等,其荧光发射光谱与检测所用的荧光基团的光谱重叠,在荧光检测过程中会产生额外的荧光信号,干扰正常的检测结果,被误判为阳性。
样本中的一些成分可能会抑制或促进PCR反应。如血液样本中的血红蛋白,它可能会抑制Taq酶的活性,但在某些情况下也可能会因为其携带的铁离子等成分与反应体系中的成分相互作用,产生类似阳性的信号。同时,样本中的腐殖酸等杂质也可能与引物结合,造成非特异性扩增,出现假阳性。
二、试剂因素
引物和探针设计不合理
引物和探针的特异性是确保荧光PCR准确性的关键。如果引物设计时没有充分考虑到目标序列的特异性,与非靶标序列存在较多的同源性,就容易产生非特异性扩增。例如,在检测某种病毒时,引物可能会与样本中其他微生物的核酸序列部分互补,从而在PCR过程中引发非目标序列的扩增,导致假阳性结果。
引物和探针自身的质量问题也会导致假阳性。比如引物合成过程中出现错误序列,或者纯度不够含有杂质,这些杂质可能会与目标序列竞争结合,或者本身就能够产生荧光信号,影响检测的准确性。
试剂污染
试剂在生产过程中可能受到污染。如果生产环境的洁净度不够,有微量的阳性核酸混入试剂中,那么使用这些试剂进行检测时,就会导致假阳性。例如,在试剂的原料采集、加工、包装等环节,如果有含有目标核酸的物质混入,就会成为污染源。
试剂在储存和运输过程中,如果保存条件不当,例如温度不符合要求,可能会导致试剂变质或者核酸降解。降解后的核酸片段可能会与引物结合,产生非特异性扩增,出现假阳性结果。而且,反复冻融试剂也可能使试剂中的成分发生变化,影响反应的特异性。
三、仪器因素
• 荧光信号检测问题
荧光PCR仪的荧光检测通道之间可能存在信号串扰。如果仪器的光学系统没有经过良好的校准,不同荧光通道之间的隔离度不够,就会出现一个通道的荧光信号被其他通道检测到的情况。例如,在进行多通道荧光检测时,检测目的基因的通道可能会接收到内参基因通道的部分荧光信号,从而干扰结果判断,产生假阳性。
仪器的荧光检测灵敏度设置不当也会导致假阳性。如果灵敏度设置过高,一些微弱的非特异性荧光信号或者背景噪音就会被当作阳性信号检测出来。而且随着仪器使用时间的增加,荧光检测模块的性能可能会下降,如光源强度变化、探测器灵敏度降低等,这些因素都可能影响荧光信号的准确检测。
• 温度控制不准确
PCR反应对温度要求非常严格,变性、退火和延伸三个阶段都需要精确的温度控制。如果仪器的温度控制模块出现故障,例如温度传感器不准确,实际温度与设定温度偏差较大,就会影响引物和模板的结合效率以及Taq酶的活性。在不合适的温度下,可能会出现引物非特异性结合,产生假阳性扩增。而且,温度不均匀也会导致不同反应管内的反应条件不一致,增加假阳性出现的概率。
四、操作因素
实验室的清洁程度和空气流动方向对检测结果有很大影响。如果实验室没有定期进行清洁和消毒,空气中存在含有目标核酸的气溶胶,在进行样本处理和检测操作时,这些气溶胶就可能进入反应体系,导致假阳性。而且实验室内的操作流程应该是单向的,从样本处理区到检测区,如果操作流程混乱,已经扩增的阳性产物可能会污染其他区域,进而污染新的样本和试剂。
实验人员操作不规范也是导致假阳性的重要原因。例如,在进行核酸提取和加样时,没有在生物安全柜等洁净设备中操作,或者在操作过程中没有更换手套、没有对实验台面进行及时消毒等,都可能会引入污染。而且,在配制反应体系时,没有准确量取试剂,导致反应体系的成分比例失调,也可能会影响反应的特异性,产生假阳性。
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