在PCR操作过程中,最容易出现“气溶胶污染”问题,实验室污染在阴性对照甚至空白对照中会出现假阳性的情况,使实验者无法对结果进行判断。
PCR实验室污染原因01样本间交叉污染
标本容器污染、标本密封不严、提取过程中加样枪污染。
02PCR试剂的污染
频繁进出PCR的场所,样本管或阳性质控品被反复开盖,移液枪反复吸样等,形成气溶胶污染。
03PCR扩增产物的污染
PCR产物拷贝量大,远高于PCR检测拷贝的上限,所以极微量的PCR产物气溶胶,就可能造成假阳性。
PCR实验室污染解决方案上述提到的原因中,扩增产物的污染,是PCR反应中最主要的污染问题:
PCR扩增的放大倍数可以高达千万倍,而且在实际应用中,扩增一直在反复进行,会造成扩增产物的大量堆积,难于将其控制降解,即使是荧光PCR也很难避免扩增产物的污染。
气溶胶污染不能通过常规消毒消除,另外UV照射的去污染作用对bp以下片段效果不好,而临床用于检测的PCR扩增片段通常为bp左右,通风去污耗时较长,容易死角残留。
为了使得PCR结果更加可靠、准确,有必要在反应管完全封闭后,于管内通过酶或其他方法,将操作过程中可能带人的残留污染物破坏清除,使其不能成为新一轮扩增的模板,从UDG酶的生物学特性可知,它是完成这一任务的不二之选。
热敏UDG酶在PCR实验室防污染中的作用原理由正常碱基A、T、G、C构成的正常DNA,可以通过PCR反应,用dUTP代替传统的dTTP,扩增出大量含有尿嘧啶的DNA(U-DNA),是热敏尿嘧啶-DNA糖基化酶的有效底物;当扩增产物作为残留污染物时,它能通过UDG酶的水解作用,产生脱嘧啶嘌呤位点,该位点当进行PCR预变性时,DNA链在这些位点发生断裂,失去模板的功能,同时,通过预变性能够将反应体系中的UDG灭活,一方面有效的防止了残留污染物对PCR反应带来的污染,达到预防污染的目的,另一方面又有效地保护了新生扩增产物,完成新的PCR扩增。目前这一技术被广泛应用于在新冠核酸检测反应体系中。热敏UDG酶的来源热敏尿嘧啶-DNA糖基化酶(HL-UDG)是来源于嗜冷海洋细菌经大肠杆菌表达纯化的的重组蛋白。该UDG酶能有效地水解单链或双链DNA上的尿嘧啶,产生的缺嘧啶位点,在高温或高pH下,极易水解断裂。该酶对RNA无活性,主要用于PCR扩增产物的防污染。
大肠杆菌来源的尿嘧啶-DNA糖基化酶(UDG酶)较为耐热,经95℃10min处理仍会残留有少量的尿嘧啶-DNA糖基化酶活性,导致含有dU碱基的PCR产物的降解。热敏UDG酶与普通UDG酶相比,对温度敏感,可在50℃5min完全灭活,避免了常规UDG酶灭活后可能存在的残留活性在常温下对含dU扩增产物的降解作用。