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【小翊實驗手帳】The Choice of RT-qPCR：One-step or Two-step
作為一個進實驗室不久的實驗小白，zui近實驗室師兄新購買了一步法定量試劑，而我一直使用的是“先反轉錄再定量”，那一步法定量試劑又是什么鬼？
為了跟上大師兄的腳步，不拖實驗室后腿，我學習總結了以下材料。
實時定量PCR（Quantitative Real-Time PCR，即qRT-PCR或qPCR），是對基因和基因轉錄水平（即RNA）定量的重要方法。對于RNA的定量，需反轉錄（Reverse Transcription，即RT）和定量（qPCR）兩個過程。
根據實驗操作步驟的不同，可分為：One-step RT-qPCR、Two-step RT-qPCR。
One-step RT-qPCR
實驗過程：RT與qPCR在同一個反應管中，可實現對RNA的直接定量。
實驗方法優點：1、多樣本基因定量：在市面上的預混液（如師兄買的小翊家的One-step RT-qPCR SYBR® Green Kit）基礎上，配制含待測基因上下游引物的Mix，即可實現對不同待測樣本同一基因的檢測。2、污染幾率低：較少的加樣次數，有效降低體系配制過程中組分污染的幾率；3、操作簡便，節省時間。
考慮到RT和qPCR均是酶促反應，核心酶是Reverse Transcriptase和DNA Polymerase。而兩個酶促反應在同一體系下進行，必然會犧牲其中之一的性能，因此該方法存在以下缺點：1、RT過程：①對模板RNA質量要求高：RNA質量的優劣嚴重影響逆轉錄效率；②模板使用量較大：一步法qRT-PCR使用基因特異性引物，而兩步法qRT-PCR的RT過程使用Oligo dT和Random Primerzui適比例混合液作為引物，就反轉錄產物量而言，基因特異性引物低于Oligo dT和Random Primer；③易造成引物二聚體的形成：在37-50℃條件下，上下游引物3’末端易發生退火，而Reverse Transcriptasezui適酶活溫度恰恰多為37-50℃。2、qPCR過程：①若為染料法定量，引物二聚體會干擾定量結果；②DNA聚合酶酶活受到逆轉錄體系中某些組分的抑制，影響擴增效率。
精明的科學家們通過對RT Enzymes和DNA Polymerase結構改造，優化酶反應離子環境，減少抑制成分，實現RT和qPCR反應均以足夠大的效率在同一體系中進行。
Two-step RT-qPCR
圖3.兩步法RT-qPCR反應體系與過程
對于絕大多數同學來講，是進入實驗室學到的zui基礎zui經典的實驗技術。實驗過程是：先RT，后qPCR，通過定量cDNA，對RNA間接定量。
實驗方法優點：RT過程：1、RNA要求寬泛：大多數RT Enzymes可使用1ng-1μg起始模板量總RNA率逆轉錄（實驗室常買的是小翊家的HifairTM RT Enzymes可兼容1pg-5μg起始模板量總RNA）;2、應用廣泛：cDNA可用于文庫構建或基因克隆等。qPCR過程：1、擴增效率高：RT過程產生的cDNA，可經5-20倍稀釋，zui大程度上減少對定量反應的抑制；2、高通量多基因定量：逆轉錄得到cDNA樣品，可同時實現多個基因檢測。
該方法將RT和qPCR兩種酶促反應分開進行，更便于RT Enzymes和DNA Polymerase酶活性的釋放。但分步操作會耗時較長、需多次加樣移液，可能會增大產生誤差和交叉污染的幾率。
One-Step or Two-Step？
我統計了兩種方法的特點及應用，以備后續實驗時，更好的選擇定量方法。
| One-step Real-Time-qPCR | Two-step Real-Time-qPCR |
RT反應的引物 |
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優勢 | 1.高通量樣本的基因定量 2.減少移液的次數，降低污染的幾率 | 1.RNA、DNA均可作為模板定量 2.定量范圍寬廣，檢測靈敏度高 3.高通量基因定量 4.分步進行，中間產物cDNA用途廣泛 5.分步進行，可優化逆轉錄過程和擴增過程 |
注意事項 | 1.模板RNA要求較高 2.引物要求高 3.樣本不適合 | 1.防止多步操作帶來的誤差和污染 2.樣本量多時，工作量大 |
*選擇 | 1.多樣本的單個基因分析 | 1.對單個樣本進行多個目標基因的擴增 2.需要重復利用cDNA進行更多的擴增 |
附小翊家的產品：
One-step RT-qPCR SYBR® Green Kit：Cat.1125
HifairTM RT Enzymes：Cat.1110、11111
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