PCR实验室污染主要来源分析 如何高效去除核酸污染 避免假阳性问题?
PCR实验室污染主要源自四个方面:
(一)标本间交叉污染:这主要源于收集容器的污染、标本放置不当导致的溢出或粘附,以及微生物标本(特别是病毒)通过气溶胶形成和扩散所引发的相互污染。此外,在核酸模板提取过程中,吸样枪的污染也可能导致标本间的交叉污染。
(二)PCR试剂的污染:这种污染通常发生在PCR试剂配制过程中,由于加样枪、容器、双蒸水及其他溶液被PCR核酸模板污染所致。
(三)PCR扩增产物污染:这是PCR反应中最常见且主要的污染问题。由于PCR产物拷贝量极大(通常达到10^13拷贝/ml),极微量的产物污染就足以导致假阳性结果。此外,气溶胶污染也是一个常被忽视但极为重要的污染源,其在操作过程中的剧烈摇动、开盖、吸样等动作中容易形成,并且一个气溶胶颗粒可能携带高达48000拷贝的DNA,因此必须给予高度重视。
(四)实验室中克隆质粒的污染:在分子生物学实验室及某些使用克隆质粒作为阳性对照的检验室中,这一问题较为普遍。由于克隆质粒在单位容积内含量高,且在纯化过程中需使用大量用具和试剂,加之活细胞内质粒的繁殖能力强,因此其污染的可能性也相对较大。
污染监测与防控
一个优秀的实验室应时刻关注污染监测,分析污染原因,并采取相应措施防止和消除污染。以下是一些有效的监测和防控方法:
对照试验
- 阳性对照:用于验证PCR反应的成功与否,产物条带的位置及大小是否符合预期。阳性对照应选择扩增度适中、重复性好的标本,如重组质粒,但其含量不宜过高以减少污染风险。
- 阴性对照:每次PCR实验都必须进行阴性对照试验,包括使用正常血清或相应组织细胞作为标本对照,以及在PCR试剂中不加模板DNA或RNA进行扩增以监测试剂污染。
- 重复性试验:通过多次重复实验来验证结果的稳定性和可靠性。
- 选择不同区域的引物进行PCR扩增:以检测引物的特异性和扩增效率。
防止污染的方法
在进行PCR操作时,操作人员应严格遵守操作规程,以最大程度地降低PCR污染风险:
(一)划分操作区:尽管普通PCR尚无法实现单人单管完全闭管操作,但仍需在三个不同区域内进行实验操作:试剂准备区、标本制备区以及PCR扩增区及分析区。各区域应保持一定隔离,使用专用器材,并遵循特定的操作方向。
(二)分装试剂:PCR扩增所需试剂应在生物安全柜、装有紫外灯的超净工作台或负压工作台中配制和分装。所有加样器和吸头应固定放置于其中,避免用于吸取扩增后的DNA或其他来源的DNA。此外,PCR用水应为高压双蒸水,引物和dNTP也应在无PCR扩增产物区配制并分装储存。
针对固体表面的核酸残留,很多实验室采用75%乙醇或84消毒液等进行擦拭处理,但这种方式腐蚀性大、刺激性大、排残时间长。
美国疾控中心给出的指导意见是采用核酸试剂处理固体表面。针对空气中的气溶胶污染,国内不少疾控实验室则选择润联旗下的核酸清除方案:比林科汉核酸清除仪+诺沃赛德核酸清除剂,核酸实验室中的生物安全柜则采用欧菲姆KVBOX核酸清除仪。
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