实验室连环悬案:怎么都跑不对的 PCR,我怀疑有「人」害我

2022-11-19 18:01 来源:微信公众号 - ShengWuXueBa 作者:生物学霸
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受害人陈述


我是一名快要开题的研二学生,入学来跟着师兄师姐也做了无数次的 PCR 实验了,怎么也算是经验颇丰了。


为了在开题报告里多放一些实验数据,最近从一大清早忙到半夜,一直跑 PCR,居然无一例外全都扑街了!


是试剂?引物?模板?还是有人要害我?亦或是传说中的 PCR 杀手作祟?


这太可怕了,你愿意跟我一层一层来揭秘吗?



第一次实验

消失的样品


像往常一样,我配置了一个 50uL 的 PCR 体系,设置的 PCR 程序为 2h,等跑完我拿出来一看,样品居然只剩下一半左右!这是合理的吗


(图片来源丁香实验)

可能情况

A:PCR 仪的热盖温度过低,液体都在盖上

B:小手一抖 PCR 管盖子没盖紧,蒸发了

C:实验室采购的 PCR 管质量太差,按紧了仍然蒸发

D:PCR 管热化了,盖子形变蒸发了

E:PCR 管内的液体变成蝴蝶飞走啦

F:有人针对我


答案解析

A 正确。当热盖温度过低,PCR 程序温度高于它的时候,会导致液体蒸发到盖上;B、C、D 正确。PCR 管盖子没盖紧、质量过差难以盖紧或者加热导致的 PCR 管形变盖子翘起来也会导致液体蒸发掉。E 错误。这一看就不对,除了香妃和蚕宝宝其他东西都是变不成蝴蝶哒,实验出 bug 的时候不要开始幻想,请老老实实学习。选 F,那大概率是你想多了。

解决办法

注意啦,跑 PCR 程序前一定要先确认热盖的温度高于 PCR 程序里各步骤的温度;购买 PCR 管的时候,一定要选择洁净度和密封性高的;阅读 PCR 仪说明书看机器适配的耗材范围。






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第二次实验

多出来的鬼影条带


因为害怕污染,所以实验中使用的试剂、水、引物都是新的。理论上讲,所有的东西应该很干净,最后却在凝胶电泳时,发现所有样品(包括阴性对照)里都出现了非特异条带!气得我疯狂掐人中,这个条带究竟从哪冒出来的啊?


(图片来源丁香实验)


可能情况

A:引物设计的太菜

B:退火温度太低

C:PCR 循环次数过多

D:新的 PCR 管质量太差本身就不干净(为了省钱)

E:储存水的离心管重复利用(还是为了省钱)被污染了

F:讨厌你的人偷偷打开 PCR 仪器给你加了点料



答案解析

 A 正确。小白们刚开始做 PCR 很容易因为引物设计的太烂,导致 PCR 跑出来有非特异条带;B 正确。引物有自己的最佳退火温度范围,如果低于这个温度可能会有非特异条带;C 正确,PCR 循环次数过多也是会出现的;D、E 正确。使用的 PCR 管洁净度不够或者使用二次利用的离心管储存水,可能会导致外源 DNA 污染。F 错误。你怎么还会选这个?你这个年龄段你怎么还会选这个?


解决办法

优化你的引物设计和退火温度设置,掉过坑踩过雷的师兄师姐们就是实验室给你的馈赠,去请教,去学习引物设计软件网站。退火温度也可以通过梯度预实验来优化;一般 PCR 循环次数 25-30 次即可;使用洁净度更高的 PCR 耗材,储存母本液体时使用新的离心管,经费用在刀刃上,才能更省钱。如果你坚持认为 F 选项也不是没有可能,那实验之外要花点时间在你的人际关系管理上了

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第三次实验

变成彗星的样品


我这次学聪明了,用了新的 PCR 管,终于没有污染的条带了。但我要的条带也没了!凝胶电泳后我的产物拖尾严重,我的样品离家出走了吗?


(图片来源丁香实验)


可能情况

A:你这模板降解了呐

B:你这模板量明显不够呐

C:Taq 酶具有 5’-3’ 外切酶活性,循环次数过多就对产物下手了

D:用的 PCR 管、储存水的离心管核酸酶污染

E:DNA 不想上班裂开了





答案解析

A 正确。划重点,一定要保证模板的新鲜度,每年都有那么些个怨种同学用已经降解的样本做模板,这种情况 PCR 失败的不冤;B 正确。普通 PCR 15-20ng 的模板量已经足够,只要这么点就不要克扣给足量了啦;C 正确。如果使用了 Tap 酶,循环数过多,它的 5’-3’ 外切酶活性会把你的产物切切切;D 正确。所使用的的 PCR 管或者装母液的离心管有外源性核酸酶污染也会导致产物降解;E 错误。DNA:是谁不想上班裂开了我不说。

解决办法

PCR 实验条件允许的话,可以先凝胶电泳鉴定一下模板,使用新鲜且足量的模板才能获得好的 PCR 结果;不要设置过多的循环数;选择质量更好的无核酸酶的 PCR 管以及使用全新的离心管储存母液





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第四次实验

断联的样品


配置了一大管 PCR 样品,分装成 5 管同时跑程序,结果核酸胶鉴定时发现五胞胎们有条带亮度不一致的,有条带干脆没有的。我可以报警吗?


(图片来源丁香实验)


可能情况

A:分装前样品没有摇一摇

B:PCR 管开小差,传热又不积极又不均匀

C:凝胶电泳时上样量不一致

D:有些管中的样品在跑程序的时候摸鱼




答案解析

A 正确。样品如果分装,未混匀肯定会导致结果不一致;B 正确。PCR 管传热低效、传热不均匀也会导致各管结果不一致;C 正确。凝胶电泳时上样量没有控制一致,跑出来亮度当然不一样啦。D 错误。但你实在认为对的话,怕样品摸鱼可以哄哄它,答应它发了文章的话就放它照片。

解决办法

敲黑板!分装前一定要混匀;选择认真负责的 PCR 管,传热又高效又均匀的那种;上样要做到精准上样,要控制上样量一致,不要 loading 随便点一点、sample 3uL 5uL 随便整,拿出科研人的严谨来!



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我们事无巨细地分析了一个个造成实验失败的可能原因,排除了一个个因素。最后发现了一个共性问题,即使可能性再小但真相或许就在这里:杀手可能就是隐藏在实验背后的 PCR 管!质量不过关的 PCR 管盖子如果盖不紧,会在加热时发生形变,导致外源异物或者核酸酶的污染,传热也会低效且不均匀。这罪状一桩桩列出来,罗翔老师看了都不敢做辩护


PCR 虽然是科研人常做的实验,但却也常常出错。由于体系内成分复杂,出现不理想的结果时排查起来非常麻烦,大多数只知道要考虑到引物、模板、外源污染和不正当操作的问题,殊不知不合格的 PCR 管也会给实验带来干扰。



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编辑: 王凯

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