Qpcr数据处理方法 Ct法原理
2021-09-07
今天就写一下定量数据的处理方法。
【进入主题】 基于相对定量 基于△△Ct法 【△△Ct法原理】 这里我们只介绍△△Ct法,其特点是只依靠Ct值来计算结果,因此跑完qPCR之后的结果中除了Ct值外,其他数据几乎在后续分析和计算中是用不到的。但前提是目的基因和内参基因的扩增效率应基本一致。 1、先来了解一下什么是Ct值? 阈值循环数 Threshold cycle (Ct) 也写作Cq值,荧光信号达到荧光阈值时PCR循环数。仪器软件通常将第3-15个循环的荧光值设为基线(baseline)。阈值(threshold)一般是基线的标准偏差的10倍。 模板的Ct值与该模板的起始拷贝数的对数存在一定线性关系,起始模板量浓度越高,Ct值越小;起始模板量浓度越低,Ct值越大。PCR循环在到达Ct值所在的循环数时,刚刚进入真正的指数扩增期(对数期),此时微小误差尚未放大,Ct值的重现性较好,即相同含量的初始模板,得到的Ct值是相对稳定的。
2、计算原理及推导过程 每个循环数增加的产物的量应该是2倍。用数学式子来表达的话,就应该是2^Ct。但实际过程中增量应该是(1+e)^Ct,e就是扩增系数,或者是扩增的效率。但一般,我们都假设扩增效率为1,也就是每个循环增加一倍。 即:PCR扩增产物量=起始模板量×(1+e)^Ct; 由于这里把e默认为1; 则,PCR扩增产物量=起始模板量×2^Ct; 则,起始模板量=PCR扩增产物量/(2^Ct); 即,起始模板量=PCR扩增产物量×2^(-Ct)。
当PCR扩增产物量达到同一水平时对应的Ct值不同,其原因在于起始模板量不同;而当样本和内参基因的PCR扩增产物量相同时,如果要算出它们对应起始模板量的比值差,就需要进行除法计算; 由,待检基因模板量=PCR扩增产物量×2^(-Ct待检); 内参基因模板量=PCR扩增产物量×2^(-Ct内参);
则,R=待检基因模板量/内参基因模板量=PCR扩增产物量×2^(-Ct待检)/PCR扩增产物量×2^(-Ct内参); 则,R=2^((-Ct待检)-(-Ct内参))=2^(-△Ct)
故,到这里还没有结束,如果直接拿这个比值R作图,最后的结果就是层次不齐,而且是错误的,因为此时实验组和对照组不具有可比性。因为这里的R值仅仅是每个待检样本与对应内参基因的比值差。
那如何考虑这个问题呢?
很简单,对上面推导得到的所有样本和control组的2^(-△Ct),均除以control组的2^(-△Ct),即可得到2^(-△△Ct); 好,到这里,就明白了qPCR数据分析中△△Ct法的计算原理及推导过程。 【实验设计】 假设需要研究光照时间对小麦LIGHT基因表达的影响,以光照0小时的小麦植株作为control组,以分别持续光照4、12、24、48、96 h的植物为实验组。选择GAPDH基因作为内参基因,进行qPCR实验。
需要注意,为了保证实验的可信度和准确度,应至少设置3次生物学重复(校准生物学误差),每次生物学重复至少设置3个技术性重复(为了校准操作误差)。
【数据处理】 刚才搜了一下各种各样的处理方法,最终还是归结到Excel进行数据整理,再利用GraphPad等软件进行绘图的策略。不过还是发现了一些大神开发的各种强大的处理程序,非常不错,但进行简单试用之后还是选择了更加朴素的方法。 于是,就简单写了一个Excel模板。
通过上述的推导,这里具体计算就很简单了。 下面利用GraphPad进行绘图,这里有两种策略:
策略一:在Excel中使用函数=STDEV()先行计算标准误差,然后利用Mean+SD进行绘图。
策略二:直接使用全部(-△△Ct)值进行计算。
可以看到,两种方法最后结果是一致的。
最后需要明确的是: Ct值的范围为15-35时为有效的。Ct值小于15,认为扩增在基线期范围内,未达到荧光阈值。理想情况下,Ct值与模板起始拷贝数的对数存在线性关系,也就是标准曲线。通过标准曲线,扩增效率为100%时,计算出基因单个拷贝数定量的Ct值在35左右,若大于35,理论上模板起始拷贝数小于1,可认为无意义。
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