单个细胞的PCR分析(如单细胞RT-PCR)是一项高精度的分子生物学技术,主要用于研究单个细胞的基因表达特征。其核心流程包括细胞获取、裂解、逆转录和扩增,以下是关键步骤和技术要点:
1.单细胞获取
需快速精确操作以减少细胞表达变化和污染风险。常用方法包括:
膜片钳技术:最早用于神经生物学研究,成熟度高。
激光显微切割(LCM):通过激光分离目标细胞,但可能残留邻近细胞成分。
显微吸管操作:需倒置显微镜,同源细胞可直接操作,异源细胞需免疫标记。
流式细胞分选(FACS):需先对细胞进行免疫标记。
2.单细胞裂解
采用化学裂解液(含RNA酶抑制剂和蛋白变性剂如NP40、Triton)或物理方法(如研磨)释放RNA。市场常见裂解液包括CelluLyser、Real-Time Ready Cell Lysis等。
3.逆转录(RT)
使用无RNase活性的高效逆转录酶,反应体系较小(5–20 μL),但引物和dNTP浓度较高以增加结合几率。例如,逆转录条件为37°C 15分钟,85°C 5秒。
4.微量cDNA扩增
因cDNA拷贝数少,需通过PCR扩增。需注意:
PCR偏差:高倍数扩增易引入偏差,需优化引物设计和程序设置。
rRNA去除:需通过技术(如SMART扩增)去除占总量80%以上的rRNA,提高mRNA检测效率。
5.数据分析
单细胞数据需通过生物信息学工具(如Bioconductor)进行预处理、质量控制、降维和差异表达分析。
关键注意事项
1、污染控制:实验全程使用无核酸酶试剂,设置水空白对照,确保阴性结果。
2、扩增效率:通过与已知浓度质粒DNA杂交信号对比,估算初始模板量(3.0×10⁻²⁴摩尔/二倍体细胞)。
3、探针特异性:需设计能区分靶基因等位基因的ASO探针,避免非特异性结合。
单细胞PCR技术广泛应用于神经生物学、胚胎发育等领域,但需严格操作规范以避免误差。