STALARD 预扩增:让常规 RT-qPCR 看清低丰度转录本异构体
Protocol to improve isoform-level quantification of low-abundance transcripts via STALARD pre-amplification
- 作者:D. Jeong, C. Park, I. Lee(首尔国立大学生命科学学院·植物发育遗传学实验室 / Research Center for Plant Plasticity)
- 期刊:STAR Protocols(Cell Press)|发表日期:2026-08-25
- DOI:10.1016/j.xpro.2026.104792|PMC:PMC13543897
- 方法来源论文:Jeong et al.(STALARD 原始方法学文章,本篇为其标准化实验方案;STALARD 已提交专利申请)
一句话总结
STALARD(Selective Target Amplification for Low-abundance RNA Detection,低丰度 RNA 检测选择性目标扩增)是一条只需常规 PCR 仪和 qPCR 仪的靶向预扩增路线:用一条"基因特异性序列 + oligo(dT)"的融合引物做逆转录,再用单条引物做 ≤12 循环的选择性预扩增,把 Cq 值整体压低约 10–12 个循环,让常规 RT-qPCR 从此能够可靠定量 Cq>30 的低丰度转录本及其可变剪接异构体;还可选配纳米孔扩增子测序 + UMI 做单分子水平计数。
亮点
- 用单引物预扩增代替异构体特异性引物对,最大限度保留原始相对丰度,减少差异扩增偏倚;
- 不需要 digital PCR 等特殊平台,普通实验室即可复现;
- 双读出方案:核心是异构体特异性 RT-qPCR 相对定量,可选纳米孔 UMI 测序做分子计数;
- 以拟南芥为验证体系:低丰度转录本 VIN3 与 FLM、MAF2、EIN4、ATX2、COOLAIR 可变剪接转录本均为示范靶标。
开始之前(Before you begin)
本方案面向有 qPCR 经验的分子生物学研究者,适用于任何已知 5′ 端序列的多聚腺苷酸化(poly(A))转录本。整个流程 = 选择性单引物目标预扩增 → 二选一读出:①异构体特异性 RT-qPCR 相对定量(核心);②可选纳米孔扩增子测序(UMI 分子计数)。多数场景用 RT-qPCR 读出即可。
创新点
STALARD 在保持相对异构体丰度的前提下,将 Cq 值降低约 10–12 个循环。核心设计是单引物扩增:从靶标异构体共享的 5′ 端序列中选一段基因特异性引物(GSP),并把它接到 oligo(dT) 上组成融合引物 GSoligo(dT)。逆转录产生的第一条链 cDNA,5′ 端带上引物来源的 GSP 序列、3′ 端带上靶标来源的互补序列(cGSP)——两端都是 GSP/其互补序列,后续即可用同一条 GSP 引物扩增所有共享该 5′ 序列的异构体。用共同 GSP 而非异构体特异性引物对,可最小化差异扩增偏倚;异构体分辨率则留到读出步骤(qPCR 特异性引物或纳米孔 UMI 计数)实现。
引物设计原则
引物设计直接决定 STALARD 成败。GSoligo(dT) 引物携带与转录本 5′ 端序列一致的 GSP:
- 从转录本注释的 5′ 区选 20–25 bp(U 替换为 T);
- 解链温度 Tm 60–62°C,GC 含量 40%–60%;
- 避免二级结构、发夹和引物二聚体;
- 另外为各异构体单独设计 qPCR 检测引物对(与 GSP 不同),用 Primer3 或 Primer-BLAST 设计,扩增子 70–150 bp。
验证实验所用具体引物序列见 Jeong et al. 补充信息(本篇关键资源表中亦列出 VIN3、FLM、ATX2 的代表性序列)。
可选:UMI 掺入(面向纳米孔定量比较)
若需用纳米孔测序做分子级计数,可在 GSoligo(dT) 引物的 GSP 与 oligo(dT) 之间插入 10–12 个随机碱基的 UMI:5′-GSP-N10-12-dT24VN-3′。UMI 在逆转录时掺入每个 cDNA 分子并在后续扩增中保留,下游生信分析时可用于合并 PCR 重复序列。加入 UMI 不影响 qPCR 结果。
关键资源表
试剂
| 试剂 | 厂商 | 货号 |
|---|---|---|
| NucleoZOL | Macherey-Nagel | MN740404 |
| SeqAmp DNA polymerase | Takara | 638504 |
| AMPure XP beads | Beckman Coulter | A63881 |
| EvaGreen qPCR Master Mix | Biofact | DQ376-40h |
| NEB Blunt/TA Ligase Master Mix | New England Biolabs | M0367 |
| HiScript IV 1st Strand cDNA Synthesis Kit(含 gDNA wiper) | Vazyme | R412-01 |
| Native Barcoding Kit 24 V14 | Oxford Nanopore | SQK-NBD114.24 |
| NEBNext Ultra II End Repair/dA-Tailing Module | New England Biolabs | E7546 |
| NEBNext Quick Ligation Module | New England Biolabs | E6056 |
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | Q32851 |
寡核苷酸(均为用户自定义合成)
| 靶标 | 引物 | 序列 |
|---|---|---|
| UBC21(内参) | qPCR Forward | CTGCGACTCAGGGAATCTTCTAA |
| UBC21 | qPCR Reverse | TTGTGCCATTGAATTGAACCC |
| VIN3 | GSP | CTTCTGAATCTTGTGTCTCGTCCTC |
| VIN3 | GSoligo(dT)24VN | CTTCTGAATCTTGTGTCTCGTCCTC + TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT + VN |
| VIN3 | qPCR Forward | GTTTCAGGACAAGGTGACAAG |
| VIN3 | qPCR Reverse | GTAGAAGAAGACGGCTCCTCG |
| FLM | GSP | GTCACTTTCTCCAAACGACGCAATGG |
| FLM | GSoligo(dT)24VN | GTCACTTTCTCCAAACGACGCAATG + TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT + VN |
| FLM(共同) | qPCR Forward | TCCGGAAAACTCTATGACTCTTC |
| FLM-β | qPCR Reverse | TCTGAATTTTTTCTTCAAGATCTAAGGC |
| FLM-δ | qPCR Reverse | TCTGAATTTTTTCTTCAAGATCGAGTT |
| ATX2 | GSP | AGCGTTTACTCCGTTTCCTCTTCCTG |
| ATX2 | GSoligo(dT)24VN | AGCGTTTACTCCGTTTCCTCTTCC + TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT + VN |
| ATX2.1 | qPCR Forward | ACAAGAGGCACATTACAATCTTTGA |
| ATX2.1 | qPCR Reverse | CCATCGTGTATAAAGAACCTGATCAA |
| ATX2.3 | qPCR Forward | AGAGTTTGTTCTTTGCAGCTACTA |
| ATX2.3 | qPCR Reverse | AGTCATCTTCTTCAATGGAGATAAG |
仪器与耗材
| 仪器/耗材 | 厂商 | 货号 |
|---|---|---|
| Mastercycler nexus X2 梯度 PCR 仪 | Eppendorf | 6337000019 |
| CFX96 Touch 实时荧光定量 PCR 系统 | Bio-Rad | 185-5195 |
| Flow Cell(R10.4.1) | Oxford Nanopore | FLO-MIN114 |
| MinION 测序仪(Mk1B) | Oxford Nanopore | MIN-101B |
| TissueLyser II(或等效珠磨匀浆器) | Qiagen | 85300 |
| MagListo 磁力架 | Bioneer | TM-1011 |
| Mylab Inteli-mixer SLRM-2M | SeouLin Bioscience | SLRM-N |
| Vortex-Genie 2 涡旋振荡器 | Scientific Industries | SI-0236 |
| 冷冻微型离心机 | Eppendorf | 5425R |
| Qubit 4 荧光计 | Thermo Fisher Scientific | Q33238 |
| 通风橱 | 本单位设施 | N/A |
| 3 mm 直径不锈钢珠 | 通用 | N/A |
| DNA LoBind 低吸附管(无核酸酶) | Eppendorf | 0030108051 |
| DEPC 处理水(无核酸酶) | 自制 | N/A |
| 8 连管(高压灭菌) | Taeshin Bioscience | BL-0210 |
| SEXCELL AG 1250 μL 吸头(无核酸酶) | LPS Solution | STAG-1250-RTS |
| SEXCELL AG 200 μL 吸头(无核酸酶) | LPS Solution | STAG-200-RTS |
材料与设备(含配方)
关键试剂与仪器见上表。聚合酶选择说明:本方案使用 SeqAmp DNA 聚合酶(Takara,与 Jeong et al. 一致);其他低偏倚高保真聚合酶(如 RepliQa HiFi ToughMix,Quantabio,95200)可以替代,尤其计划做纳米孔长程 PCR 测序时更为有利。更换聚合酶后须先通过熔解曲线验证循环依赖的特异性再常规使用。
母液配方
RT 母液(Step 24)——现用现配,冰上(0–4°C)保存并在 1 h 内用完,勿储存:
| 组分 | 体积 | 储液浓度 | 终浓度 |
|---|---|---|---|
| HiScript IV RT SuperMix | 5 μL | 4× | 1× |
| GSoligo(dT) | 1 μL | 50 μM | 2.5 μM |
| 无核酸酶水 | 4 μL | – | – |
| 合计 | 10 μL |
预扩增母液(Step 30)——现用现配,冰上 1 h 内用完:
| 组分 | 体积 | 储液浓度 | 终浓度 |
|---|---|---|---|
| SeqAmp PCR 缓冲液 | 25 μL | 2× | 1× |
| SeqAmp DNA 聚合酶 | 1 μL | 62.5 U | 1.25 U |
| GSP | 1 μL | 10 μM | 0.2 μM |
| 无核酸酶水 | 3 μL | – | – |
| 合计 | 30 μL |
qPCR 引物稀释液(Step 47)——4°C 保存不超过 1 周:
| 组分 | 体积 | 储液浓度 | 终浓度 |
|---|---|---|---|
| 正向引物 | 5 μL | 100 μM | 5 μM |
| 反向引物 | 5 μL | 100 μM | 5 μM |
| 无核酸酶水 | 90 μL | – | – |
| 合计 | 100 μL |
末端修复母液(Step 53,纳米孔可选)——现用现配,冰上 1 h 内用完:
| 组分 | 体积 | 储液浓度 | 终浓度 |
|---|---|---|---|
| Ultra II End-prep 反应缓冲液 | 1.75 μL | 8.57× | 1× |
| Ultra II End-prep 酶混合液 | 0.75 μL | 20× | 1× |
接头连接母液(Step 85,纳米孔可选)——现用现配,冰上 1 h 内用完:
| 组分 | 体积 | 储液浓度 | 终浓度 |
|---|---|---|---|
| Native Adapter | 5 μL | 10× | 1× |
| NEBNext Quick Ligation 反应缓冲液 | 10 μL | 5× | 1× |
| Quick T4 DNA 连接酶 | 5 μL | 10× | 1× |
分步方案
一、组织总 RNA 提取(Timing:1.5 h)
从拟南芥幼苗提取完整总 RNA,供基因特异性逆转录使用。
- 取约 100 mg 拟南芥幼苗装入 2 mL 管,加 3 颗 3 mm 不锈钢珠,液氮速冻。
- TissueLyser II 25 Hz 研磨,累计 1 min(磨 10 s / 冻 10 s,重复 6 次)。
- 加入 1 mL NucleoZOL,涡旋剧烈混匀。
- ⚠️ CRITICAL:NucleoZOL 含苯酚和胍盐。操作它以及后续的异丙醇、乙醇须在认证通风橱内并佩戴合适防护装备,废物按单位规范处置。
- Note:任何能获得完整总 RNA 的提取方法(TRIzol、硅胶柱试剂盒等)均可兼容;上述 NucleoZOL 流程是 Jeong et al. 所用方法。
- 22°C 孵育 10 min。
- 12,000 × g、22°C 离心 10 min。
- 上清全部转移至新 2 mL 管。
- 加 400 μL 无核酸酶水,剧烈振荡 15 s,孵育 15 min。
- 12,000 × g、22°C 离心 15 min。
- 取 1 mL 上清至新管。
- 加 1 mL 异丙醇,颠倒混匀。
- 22°C 孵育 10 min。
- 12,000 × g、22°C 离心 10 min。
- 用移液器弃全部上清,加 1 mL 75% 乙醇。
- 8,000 × g 离心 5 min。
- 弃全部上清,短甩收集管底残液。
- 吸净残余上清后,直接加入 200 μL 无核酸酶水,无需单独晾干。
- ⚠️ CRITICAL:不要晾干沉淀。残余乙醇靠彻底吸净上清去除;省去晾干可避免过度干燥导致 RNA 难以复溶。
- Note:进行下一步前先用分光光度计评估 RNA 质量(建议 A260/280 ≈ 2.0、A260/230 > 1.8)。完整性可用琼脂糖凝胶上完整 rRNA 条带判断,有条件也可用 RIN(Bioanalyzer/TapeStation)。降解或污染的 RNA 会降低逆转录效率和定量可靠性。
- Note:本方案验证使用 1 μg 总 RNA 入量;其他入量需独立优化。纯化 RNA −80°C 保存,避免反复冻融。
二、GSoligo(dT) 逆转录:给靶标 cDNA 加上 GSP 接头(Timing:20 min)
用基因特异性 oligo(dT) 融合引物 GSoligo(dT) 逆转录,使每条 cDNA 首链两端都带上单引物预扩增所需的基因特异性序列。
- 取 1 μg 总 RNA 至新 200 μL PCR 管。
- 加无核酸酶水补至终体积 8 μL。
- 65°C 孵育 5 min,变性 RNA 二级结构。
- 立即置冰上冷却 5 min。
- 短甩。
- 加 2 μL gDNA wiper(HiScript IV 试剂盒组分),轻柔混匀。
- 42°C 孵育 2 min。
- 按样品数 N+1 现配 RT 母液,置冰上。
- 短甩。
- 加 10 μL 母液,轻柔混匀。
- 50°C 孵育 5 min 进行逆转录。
- 接着 85°C 处理 10 s 灭活逆转录酶。
- 产物无需纯化,直接进行下一步。
- Note:逆转录各孵育(Steps 19–28)不盖热盖——步骤都很短,且 65°C 变性后立即冰浴。
- Pause point:cDNA 可立即使用,或 −20°C 保存 ≤1 周再做预扩增;更久则 −80°C。
三、选择性目标预扩增(Timing:1.5 h)
用单条 GSP 引物做限循环预扩增,富集低丰度靶标异构体并保持相对丰度。
- Note:预扩增循环数不得超过 12。验证数据集中超过 12 循环后 UBC21 的 Cq 开始下降并出现额外熔解峰信号(非特异扩增特征);因此选定 12 循环以保持相对丰度(见预期结果与 Troubleshooting 问题 3)。
- 按样品数 N+1 现配预扩增母液,置冰上。
- ⚠️ CRITICAL:批量配制母液以保证各样品间 PCR 反应一致。
- 取 30 μL 母液加入样品。
- 按下列程序运行 PCR:
| 程序段 | 温度 | 时间 | 循环数 |
|---|---|---|---|
| 初始变性 | 95°C | 1 min | 1 |
| 变性 | 98°C | 10 s | ≤12 |
| 退火 | 62°C | 30 s | (同上) |
| 延伸 | 68°C | 1 min/kb | (同上) |
| 终延伸 | 72°C | 10 min | 1 |
| 保持 | 4°C | ∞ | – |
- 短甩 PCR 产物,转移至新 1.5 mL 管。
- 向 50 μL PCR 产物中加入 50 μL 无核酸酶水和 70 μL AMPure XP 磁珠。
- Note(适用于下文所有磁珠纯化步骤):磁珠使用前 22°C 平衡 30 min 并充分涡旋重悬;80% 乙醇当日新鲜配制;洗脱前勿过度干燥磁珠。
- 脉冲涡旋 2–3 次混匀样品与磁珠。
- 22°C、15 rpm 端对端旋转混合 10 min。
- 短甩 5 s。
- 磁力架上静置 5 min 使磁珠沉降。
- 弃全部液体,用 300 μL 新配 80% 乙醇洗磁珠。
- 重复上一步洗涤一次。
- 短甩。
- 磁力架沉降磁珠,吸净残余乙醇。
- 加 300 μL 无核酸酶水,涡旋剧烈混匀。
- 可选:若做纳米孔测序,改用 10 μL 无核酸酶水洗脱。
- 22°C、15 rpm 旋转 10 min。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 液体转移至新 1.5 mL 管。
四、qPCR 下游定量(Timing:1.5 h)
用异构体特异性引物和已验证内参基因,对预扩增产物做相对定量。
- 每套引物按 1:20 稀释。
- Note:常规使用前建议用混合 cDNA 梯度稀释做标准曲线,确认扩增效率 90%–110%、特异性(单一熔解峰)、灵敏度与线性(R² > 0.98)。
- 96 孔 qPCR 板中每孔加 8 μL 样品、2 μL 引物混合液、10 μL qPCR 母液;每个样品做 3 个技术重复。
- Note:每个 RNA 样品都要带一个 no-RT(−RT)对照走完 STALARD 预扩增与 qPCR 全程,验证无基因组 DNA 污染;每块板都要有 NTC 无模板对照,监控污染与引物二聚体。
- 剧烈混匀板子并短甩。
- 在 Bio-Rad CFX96 上运行含熔解曲线的程序:
| 程序段 | 温度 | 时间 | 循环数 |
|---|---|---|---|
| 初始变性 | 95°C | 2 min | 1 |
| 变性 | 95°C | 20 s | 40 |
| 退火 | 60°C | 20 s | (同上) |
| 延伸 | 72°C | 20 s | (同上) |
| 熔解-变性 | 95°C | 10 s | 1 |
| 熔解-梯度升温 | 60→95°C(0.5°C 步进) | 5 s | 1 |
| 保持 | 4°C | ∞ | – |
- 用已验证内参基因做 2^−ΔΔCq 相对定量分析。本方案使用 UBC21;用户须在自己的实验条件下验证内参基因稳定性。
- ⚠️ CRITICAL:逐孔检查熔解曲线。单一尖锐峰对应单一主要扩增子;额外峰或宽的低温度峰提示非特异扩增或引物二聚体,会干扰 Cq。此时须重新优化退火温度或重新设计引物后再定量(见 Troubleshooting 问题 4)。
五(可选)、纳米孔测序文库构建(Timing:3 h)
用预扩增(STALARD)产物构建带条形码的扩增子文库,做分子级异构体定量。
制备 cDNA
- 取 130 ng cDNA,用无核酸酶水补至 12.5 μL。
- Note:STALARD 产物为双链,用 Qubit dsDNA 试剂定量。Oxford Nanopore 建议末端修复/条形码试剂盒每样品约 200 fmol 扩增子;对约 1 kb 扩增子,130 ng ≈ 200 fmol。STALARD 扩增子长度可变,需要严格摩尔归一化时应按代表性片段长度换算所需质量。本研究使用 130 ng。
- 可选:建议用 Qubit dsDNA 试剂盒核实 cDNA 浓度。
末端修复(End prep)
- 按样品数 N+1 现配末端修复母液,置冰上。
- 吹打混匀并短甩。
- 20°C 5 min,随后 65°C 5 min。
- 转移至新 1.5 mL 管。
- 加 15 μL 重悬好的 AMPure XP 磁珠,弹管混匀。
- 22°C、15 rpm 旋转 5 min。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 弃液体,200 μL 80% 乙醇洗磁珠。
- 重复洗涤一次。
- 短甩。
- 磁力架沉降,吸净残余乙醇。
- 加 10 μL 无核酸酶水,涡旋剧烈混匀。
- 22°C、15 rpm 旋转 10 min。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 转移至新 1.5 mL 管。
条形码连接
- 取 7.5 μL 样品至新 200 μL PCR 管。
- 加 2.5 μL native barcode。
- 加 10 μL Blunt/TA Master Mix,吹打混匀。
- 22°C 孵育 20 min。
- 加 4 μL 0.5 M EDTA 终止。
- 全部样品汇入同一 1.5 mL 管。
- 加 0.7× 体积 AMPure XP 磁珠,弹管混匀。
- 22°C、15 rpm 旋转 10 min。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 弃液体,700 μL 80% 乙醇洗磁珠。
- 重复洗涤一次。
- 短甩。
- 磁力架沉降,吸净残余乙醇。
- 加 35 μL 无核酸酶水,涡旋剧烈混匀。
- 37°C 孵育 10 min(每 2 min 轻弹混匀一次)。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 转移至新 1.5 mL 管。
接头连接
- 按样品数 N+1 现配接头连接母液,置冰上。
- 取 30 μL 汇总后的条形码样品至新 200 μL PCR 管。
- 加 20 μL 母液,吹打混匀。
- 22°C 孵育 20 min。
- 加 20 μL AMPure XP 磁珠,弹管混匀。
- 22°C、15 rpm 旋转 10 min。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 弃液体,125 μL Short Fragment Buffer 洗磁珠。
- 重复洗涤一次。
- 短甩。
- 磁力架沉降,吸净残余 Short Fragment Buffer。
- 加 15 μL 洗脱缓冲液,涡旋剧烈混匀。
- 37°C 孵育 10 min(每 2 min 轻弹混匀)。
- 短甩后磁力架沉降 5 min。
- 转移至新 1.5 mL 管。
- 按厂商说明上机测序。
- Note:上机前用 Qubit dsDNA 定量最终条形码文库,并尽可能用 TapeStation/Bioanalyzer 或凝胶确认片段大小分布符合预期;按推荐质量上样到 flow cell。
预期结果
STALARD 预扩增应使低丰度转录本 Cq 值显著下降。例如常规 RT-qPCR 中 Cq≈31.55 的非春化 VIN3,经 1 μg RNA 入量、12 循环 STALARD 预扩增后降至 Cq 20.58——10–12 个循环的改善使靶标进入可靠定量区间。高丰度内参 UBC21 在 ≤12 循环内保持稳定,证实富集对低丰度转录本具有选择性;UBC21 熔解峰分析在 ≤12 循环内始终为单一尖锐峰,确认推荐循环范围内不产生非特异副产物。
在环境响应的异构体层面:冷处理后 FLM-β 上调、FLM-δ 下调,常规 RT-qPCR 与 STALARD-qPCR 均能一致检出;而 ATX2 的异构体变化(冷处理后 ATX2.1 升高、ATX2.3 降低)因丰度过低无法用常规 RT-qPCR 可靠定量,STALARD-qPCR 则忠实再现(图 1B)。这证明 STALARD 能准确定量处于或接近定量下限(LLOQ)的异构体——LLOQ 指在满足准确度与精密度标准下可被可靠定量的最低输入浓度,从而检出常规 RT-qPCR 常常无法分辨的生物学差异。
局限性
- 需要已知 5′ 端序列:引物设计依赖靶标 5′ 端注释序列;起源于其他转录起始位点或 5′ 端截短的异构体因缺乏所需序列而无法检出。
- 仅限 poly(A) RNA:oligo(dT) 引入策略不适用非多聚腺苷酸化转录本(包括许多非编码 RNA)。
- 循环数上限 12:过度扩增会引入非特异产物并扭曲异构体比例,必须严格控制循环数。
- 强依赖引物设计质量:设计不佳的引物可能无法富集低丰度靶标或引入扩增偏倚。
- 依赖 RNA 质量:定量依赖逆转录,降解或含抑制剂的 RNA 会降低 RT 效率、损害定量准确性,对最低丰度靶标影响尤甚;建议开始前先评估 RNA 完整性与纯度(见 Step 16)。
- 靶向方法,非转录组全景:STALARD 旨在补充 RNA-seq 等全景方法,对选定异构体做灵敏准确定量,不能替代后者。
可选扩展(超出本方案范围):当样品间逆转录与预扩增效率预期差异较大(如 RNA 完整性差异明显或抑制剂较多)时,可在逆转录前加入外源 RNA spike-in 作为 RT–预扩增联合效率内控(单独的看家基因无法覆盖这一环节)。为走通与内源靶标相同的流程,spike-in 应共享 5′ GSP 序列并携带 poly(A) 尾(如 5′-GSP–非同源 Unique 序列–A50-3′),内部序列用专用引物对定量。每样品加入固定量、以其回收信号归一化靶标测量。实施需独立优化与验证:(i) 滴定 spike-in 用量使其落在靶标可定量区间;(ii) 确认引物对 Unique 序列的特异性;(iii) 验证不与内源靶标竞争。这些参数因实验体系而异,本方案不展开。
另外,STALARD 产物虽兼容纳米孔扩增子测序,但基于纳米孔读数的严格样品间定量比较还取决于 STALARD 之外的因素(文库制备效率、测序深度、条形码平衡等),本方案未做基准测试,用户应结合自身实验场景验证定量行为。
Troubleshooting
问题 1:靶标转录本无扩增(对应 Steps 30–46)
可能原因:RNA 降解或 GSP 设计错误。
解决方案:
- 逆转录前用凝胶电泳或 Bioanalyzer 核实 RNA 完整性,检查纯度(A260/280 ≈ 2.0、A260/230 > 1.8);
- 按"5′ 端 20–25 bp、Tm 60–62°C、避免二级结构"重新设计 GSP。
问题 2:非特异扩增或引物二聚体(对应 Steps 30–46)
可能原因:PCR 循环数过多(>12)或引物有发夹/二聚体倾向。
解决方案:
- 循环数降至 ≤12;
- 退火温度略升至 62–64°C;
- 用 Primer3 等软件复核引物设计。
问题 3:预扩增后内参基因 Cq 反而下降(对应 Steps 30–51)
可能原因:过度扩增导致高丰度转录本也被富集。
解决方案:
- STALARD 循环数限制在 ≤12;
- 始终包含高丰度对照(如 UBC21)确认选择性完好。
问题 4:STALARD 预扩增后 qPCR 熔解曲线出现额外峰(对应 Steps 47–51)
可能原因:循环数超过 12 或引物设计允许二级结合时产生非特异产物/引物二聚体。
解决方案:
- 预扩增循环数限制在 ≤12;
- 优化退火温度(62–64°C);
- 合成前先用软件确认引物特异性,实验上以单一熔解峰(或凝胶上扩增子大小)验证;
- 若 NTC 也出现额外峰,优化或重设计 qPCR 引物;若仅出现在 STALARD 预扩增之后,凝胶检查预扩增产物、降低预扩增循环数,并重新审视 GSP 与退火条件。
问题 5:定量线性差或样品间倍数变化不一致(对应 Steps 47–51)
可能原因:在线性范围外(接近 LLOQ)操作,或引物性能欠佳导致 2^−ΔΔCq 估计偏差。
解决方案:
- 在混合 cDNA 稀释系列上验证每个 assay:确认效率 90%–110%、线性 R² > 0.98,并按预设准确度与精密度标准确定该 assay 的 LLOQ;
- 输入保持在已验证线性范围内,使用技术重复。
资源与联系
- Lead contact:Ilha Lee(ilhalee@snu.ac.kr)
- Technical contact:Daesong Jeong(tiger817@snu.ac.kr)
- 材料可用性:本研究未产生新的独特试剂;全部引物为用户自定义合成(代表序列见关键资源表)。
- 数据与代码:图 1 数据与 Jeong et al. 同源实验一致,已在原文完整公开;本研究未生成或分析新代码。
- 利益声明:D.J. 与 I.L. 是首尔国立大学 R&DB 基金会提交的 STALARD 方法相关专利申请的发明人。
- 资助:韩国国家研究基金会(NRF)RS-2021-NR060084 与 RS-2025-00520643。