一、造成假阳性的原因
1. 样品间交叉污染:样本污染主要有收集样本的容器被污染,或样本放置时,由于密封不严溢于容器外,或容器外粘有样本而造成相互间交叉污染;样本核酸模板在提取过程中,由于吸样枪污染导致标本间污染;
2. PCR试剂的污染:主要是由于在PCR试剂配制过程中,由于加样枪、容器、双蒸水及其它溶液被PCR核酸模板污染。
3. PCR扩增产物污染:这是PCR反应中最主要最常见的污染问题。因为PCR产物拷贝量大(一般为1013拷贝/ml),远远高于PCR检测数个拷贝的极限,所以极微量的PCR产物污染,就可形成假阳性。
4. 气溶胶污染:在空气与液体面摩 擦时就可形成气溶胶,在操作时比较剧烈地摇动反应管,开盖时、吸样时及污染进样枪的反复吸样都可形成气溶胶而污染。据计算一个气溶胶颗粒可含48000拷贝,因而由其造成的污染是一个值得特别重视的问题。
5. 实验室中克隆质粒的污染:由于克隆质粒在单位容积内含量相当高,另外在纯化过程中需用较多的用具及试剂,而且在活细胞内的质粒,由于活细胞的生长繁殖的简便性及具有很强的生命力,其污染可能性也很大。在分子生物学实验室及某些用克隆质粒做阳性对照的检验室,这个问题比较常见。
二、假阳性问题的试验控制
在每次PCR检测时,一定设立阴性对照样品和阳性对照样品。阴性对照样品检测为阴性时,表明试验全部过程的试剂没有受到污染;阳性对照样品检测为阳性时,表明DNA提取(RNA提取、RNA反转录)、DNA扩增和电泳鉴定工作体系正常。在阴性对照样品和阳性对照样品检测结果成立的前提下,才能对检测样品进行判定。只有设立试验全程的对照,才能证明试验结果成立。
造成假阴性的原因可以通过设置试验对照来查找。试验对照包括:
1、DNA阳性对照:以含有目的片段的DNA(或质粒)作为模板进行扩增,证明PCR试剂是否有效、扩增过程是否正确及待测样品中是否含有目的片段。(注意:阳性样品扩增效率高,应严格控制,避免其成为潜在的污染源)。
2、DNA阴性对照:以不含有目的片段的阴性样品作为模板进行扩增,用于证明扩增过程中无假阳性现象。
3、空白对照:以纯水作为模板进行扩增,用于证明扩增过程中无假阳性现象。
4、PCR抑制物对照:在与阳性对照相同的反应体系中,加入相同数量的待测样品DNA,如果未扩增出目的片段,证明此待测样品DNA中存在PCR抑制物。
5、空白提取对照:空白提取对照扩增结果为阳性,说明DNA提取试剂可能受到污染。
6、阳性提取对照:阳性提取对照扩增结果为阴性,说明提取过程可能有误。 如果DNA阳性对照扩增结果为阴性,或者DNA阴性对照和空白对照扩增结果为阳性,则说明PCR试剂或扩增过程存在问题。
三、假阳性解决途径
由于 PCR 的敏感性和效率特别高,所以少量的扩增产物污染标本或反应管即可出现假阳性。尤其是PCR扩增产物和质粒分子很容易造成实验室的污染,导致假阳性现象发生。
1、规范实验室设计
实验室设置上分配液区、DNA提取区、扩增区、电泳区。物流应按分配液区、模板提取区、扩增区、电泳区顺序,严禁倒流。在连续而独立的空间中完成不同实验步骤。不同工作区域相互隔离,通过传递仓传递。
PCR前处理区(样品制备室、DNA提取室)和PCR准备室设置正压通风系统,并设置通风柜或生物反应柜造成局部负压;后PCR室(PCR室及电泳室为高度污染区)设置负压通风系统,防止大量游离分子及气溶胶,对其它区域造成环境污染。
配制PCR反应体系(配备冰箱及生物安全柜,此实验室要求无模板DNA存在)和向PCR反应体系中加入模板DNA(配备生物安全柜及冰箱)要求在不同区域进行。
2、规范试剂耗材管理
1)验证:新购买的试剂需进行实验前验证;
2)分装:双蒸水、引物和dNTP均应分装储存,并标明日期,以防污染;试剂的分装应在装有紫外灯的超净工作台上进行;试剂分装成小份一次使用后弃去。
3)消毒:除酶及不能耐高温的物质外,所有试剂或器材均应高压消毒。必要时,在加样本前,反应管和试剂用紫外线照射,以破坏存在的核酸。
3、规范实验室操作
1)控制污染源:PCR产物和质粒操作空间是最大的污染源,应严格防止将这个空间的物品带出;
2)一次性用具:使用实验服和一次性手套,使用带有滤膜的移液器枪头,一次性反应管和离心管;
3)定期消毒:定期对实验室进行紫外照射,用10%漂白剂、3%双氧水或专用商业产品清理实验室台面及死角。
4)定期通风:对实验室定期进行正压、负压通风处理;
5)小心操作:操作时应小心轻柔,防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外;加样时,最后加阳性对照。
4、技术处理
1)在 DNA 模板和多聚酶加入前,紫外线照射反应管内容物以破坏污染的 PCR 产物。一般选用波长 254nm 照射 30min ( Nature , 1990 , 34:27 );
2)PCR 实验中使用 dUTP ,而不用 dTTP 。在扩增前使用 UraciI N 一 g1ycosylase (尿嘧啶糖基化酶)处理可降解交叉污染的 PCR 产物,而不降解基困组 DNA 模板,然后热灭活此酶,再进行扩增反应( Gene,1990,93:125)。美国 PE 公司提供此类试剂盒;
3)在 PCR 反应前加入一种光化学试剂,反应完成后激活该试剂,光化学试剂可交联 DNA 链,使之不能再扩增( Nucleic Acids Res,1991,19 :99)。