關(guān)于內(nèi)參基因的選擇很多初級的實驗人員很少會去思考這個問題,因為擺在面前的只有兩種選擇,β-actin和GAPDH,甚至在很多人長期的觀念中對于內(nèi)參的認(rèn)知也僅僅停留在是一個表達(dá)量相對較高較穩(wěn)定的看家基因,對于分子層面相對表達(dá)量的一個重要參照而已,至于為什么要選這兩種,還有沒有其他的內(nèi)參,人們的回答往往是“Sorry,I don’t care.”或者“我的前輩就是這樣用的,別的文獻(xiàn)是這樣寫的,有問題嗎?”。
有問題嗎?BioTNT要在這里大聲的疾呼“有,而且是很大的問題?!?/span>
當(dāng)人們檢測某個基因的表達(dá)降低或者提高得出結(jié)果以后,你并不知道是它本身的表達(dá)量發(fā)生變化,還是因為樣本量大小或者操作導(dǎo)致RNA的損失等其他原因?qū)е碌谋磉_(dá)量變化,所以這個時候需要同時檢測另外的基因作為參照。這另外的基因就是內(nèi)參基因。
于是,從我們本身科學(xué)的要求來看,理想的內(nèi)參就會有這樣幾個條件,1、表達(dá)量較大;2、穩(wěn)定表達(dá)于不同類型的細(xì)胞和組織;3、表達(dá)水平與細(xì)胞周期以及細(xì)胞是否活化無關(guān);4、不受任何內(nèi)源性或外源性因素的影響;5、不存在假基因,以避免基因組 DNA 的污染擴增。請注意這是理想的內(nèi)參,讓我們來一個一個看看我們常見的經(jīng)典內(nèi)參是不是真的夠理想呢?
第一,是β-actin,即β肌動蛋白。我們先要來看看actin是什么,所謂的actin肌動蛋白,是細(xì)胞的一種重要骨架蛋白,大致可分為六種,其中四種是不同肌肉組織特異性的,包括α-skeletal (骨骼)、cardiac (心)、smooth (平滑)muscle actin和γ-smooth muscle actin,其余兩種廣泛分布于各種組織中,包括 β- actin和γ-non-muscle actin。這些不同的亞型組織分布是不一樣的,在肌肉組織中的beta-actin分布就很少,心肌主要是α-cardiac muscle actin。顯而易見,如果我的研究模型是心或者是骨骼,β-actin作為內(nèi)參顯然就不合適。有研究表明,當(dāng)細(xì)胞向惡性轉(zhuǎn)化時,β-actin的mRNA的表達(dá)水平增加,很明顯這與腫瘤細(xì)胞易增殖,會遷移的特性從理論上也對的起來,BioTNT在平時接觸以腫瘤組織為樣本的實驗中,雖然已經(jīng)控制了組織濕重,但是正常組和腫瘤組間的β-actin的表達(dá)差異還是相當(dāng)大的,這又進(jìn)一步限制了β-actin的適用范圍,另外β-actin也是為數(shù)不多的幾個要注意假基因污染的內(nèi)參。隨著對β-actin研究的深入,過去常被認(rèn)為是表達(dá)穩(wěn)定,表達(dá)量高的β肌動蛋白實際上并不那么穩(wěn)定,包括一些肝組織的內(nèi)臟組織中的β-actin也不是內(nèi)參的最佳選擇。
第二,是GAPDH。我們再來看下GAPDH,3-磷酸甘油醛脫氫酶,糖酵解過程中的一種反應(yīng)酶,也是幾乎在所有組織細(xì)胞中高表達(dá),且表達(dá)量幾乎不變,是細(xì)胞代謝途徑中不可或缺的一個基因,但也正是因為其在糖酵解中扮演不可忽視的角色,導(dǎo)致了其被在牽涉到該代謝過程的所有內(nèi)源和外源因素影響是及其明顯的,比如,最最典型的細(xì)胞分裂時期的細(xì)胞,在不同細(xì)胞周期中GAPDH的表達(dá)呈顯著性變化,因為同樣原因,迅速分裂增殖的腫瘤細(xì)胞樣本也是很難用GAPDH作為恒定表達(dá)內(nèi)參來使用,還有在相關(guān)外源因素 (例如低氧、胰島素、地塞米松、絲裂原、表皮生長因子等 )刺激下,GAPDH的mRNA表達(dá)水平也不同,這使得GAPDH在某些實驗中還不如β-actin來的穩(wěn)定。
現(xiàn)在,問題就非常明確了,過去我們曾非常依賴的兩大內(nèi)參或多或少甚至在某些地方存在著致命的缺陷,比如說腫瘤細(xì)胞的研究,似乎無法使用任何一種常規(guī)內(nèi)參了,這如何去解決呢?所以BioTNT在這里將例舉20中常用內(nèi)參,并小解其中的一兩個以作例證。
第三,18S rRNA 和 28S rRNA。由于 rRNA 是由一種不同于mRNA合成的RNA聚合酶所合成。因此rRNA合成的調(diào)節(jié)獨立于mRNA,在影響mRNA表達(dá)的各種條件下,各種 r RNA水平很少發(fā)生變化,在腫瘤樣本中,用rRNA作為內(nèi)參也許是一個不錯的選擇。但是rRNA同時也存在著諸多問題,比如當(dāng)對已純化mRNA中的目標(biāo)基因進(jìn)行定量時,rRNA由于在純化過程中被去除而不能用于標(biāo)準(zhǔn)化,再如,從結(jié)構(gòu)上講rRNA不包括poly(A)尾,所以從理論上講在以oligo(dT)為引物的cDNA合成中不能被逆轉(zhuǎn)錄。但是說到這里,BioTNT也曾試過用oligo(dT)為引物逆轉(zhuǎn)錄rRNA,并且能夠成功擴增出cDNA,且表達(dá)量并不低,所以BioTNT一直對于這點有困惑,但是就rRNA本身作為內(nèi)參來使用這點,BioTNT還是小小推薦一下,在遇到樣本量少,樣本質(zhì)量略低等等特殊情況,用rRNA作為內(nèi)參相較還要優(yōu)于β-actin和GAPDH。
第四,其他內(nèi)參。有研究學(xué)者對67例肝組織研究, 發(fā)現(xiàn)UBC(泛素)和HMBS(膽色素原脫氨酶)對于肝組織的表達(dá)分析是最佳選擇。在白血病、正常、惡性腫瘤中比較β-actin、β2-MG和PBGD (膽色素原脫氨酶),發(fā)現(xiàn)β2-MG最合適作為內(nèi)參。PRKG1和TBP是適合于在B和T細(xì)胞及其腫瘤中控制RNA的質(zhì)量和產(chǎn)量……。所以,不同的內(nèi)參基因在不同的條件都有成為合適內(nèi)參的潛能。在一組給定的標(biāo)本或?qū)嶒灄l件中, 平行測定2個或以上內(nèi)參的表達(dá)量有助于發(fā)現(xiàn)和減小系統(tǒng)誤差。
綜上所述,當(dāng)我們進(jìn)一步對不同種類的看家基因進(jìn)行內(nèi)參篩選和研究的時候就會發(fā)現(xiàn),內(nèi)參世界比我們想象的要更為復(fù)雜,當(dāng)我們所研究的對象從原核到真核,從細(xì)胞到組織,從正常到惡化,所有改變的條件對于我們內(nèi)參的選擇就是一次篩選,現(xiàn)實并不存在一種適合所有條件和樣本類型的萬能內(nèi)參,BioTNT覺得以雙內(nèi)參或者甚至三內(nèi)參、四內(nèi)參進(jìn)行實驗從理論上講更科學(xué)、更能減小誤差。
就內(nèi)參的進(jìn)一步研究,BioTNT在這里就不一一展開了,實際上BioTNT在幾年前就已經(jīng)看到有國外做qPCR時選取4個內(nèi)參作平均值得到的數(shù)據(jù)作為調(diào)整內(nèi)參得到更可靠地修正值這一做法,證明已經(jīng)有人意識到并且去試驗這種更科學(xué)的做法,BioTNT雖只是一家之言,但也僅此希望能夠有更多的人能夠在實驗前就已經(jīng)認(rèn)識到內(nèi)參的重要性,并提前規(guī)避可能因為內(nèi)參選擇不當(dāng)而導(dǎo)致后期實驗數(shù)據(jù)沒有意義的情況發(fā)生。
另,如果大家有感興趣的,可以查找一些關(guān)于內(nèi)參的大家的綜述或論文。 |
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