Q-PCR全称Quantitative Polymerase Chain Reaction 是一种用于定量检测DNA或RNA的技术，常用于测定基因表达水平、检测病原体和研究基因变异等领域。今天我们要详细介绍的是Q-PCR 的计算原理及过程

一、计算原理：

Q-PCR基于PCR技术，通过在PCR反应中引入荧光探针或荧光染料，可以实时监测PCR反应的进程。Q-PCR测量的是PCR反应的指数增长阶段，通过测量荧光信号的强度，可以推断起始模板的数量。

PCR 扩增的速率大家都知道，就是简单的指数增长，也就是 1 变 2，2 变 4，4 变 8 以此扩增。数学形式就是 2 的 ct 次方，但是实际过程中的增量应该是（1+e）的 ct 次方，e 是扩增效率也称扩增系数。一般我们都假设 e 为 1。正常的 Q-PCR 我们都会有一个阈值，也就是我们平常说的平台期。

简单的说在平台期的所有基因扩增的数目是一致的。而唯一有区别的则是 ct 值的不同。Ct 值的含义是：每个反应管内的荧光信号达到设定的域值时所经历的循环数 (cycle)。所以不难推断出 ct 值越小，反应扩增到达平台期所需循环数越少，目的基因起始含量越高。下面我们用一个公式进行推导过程：

PCR产物量= 2^ct*起始模板量

起始模板量= PCR产物量/2^ct =起始模板量*21- ct

得出以下两个等式：

待检基因起始模板量= PCR产物量*2^ - ct(待检基因)

内参基因起始模板量= PCR产物量*2^- ct(内参基因)

由于 PCR 产物量是相同的。两式上下相除得：

待检基因起始模板量/内参基因起始模板量=2^-【ct(待检基因) -ct (内参基因)】= 2^-Act

观察基因的变化趋势，则需要与空白处理组的待检基因起始模板量/内参基因起始模板量进行比较，两者相除，如果比值大于 1，则表明该基因处理后上调，如果比值小于 1，则表明该基因处理后表达下调。而两者相除的结果就是我们经常说的 -ΔΔct。

以 p53 基因为例进行计算：点击浏览

二、过程：

1、模板制备：从样本中提取DNA或RNA，并进行逆转录（如果是RNA），得到cDNA作为PCR的模板。

2、引物设计：设计一对特异性引物，通常包括前向引物和反向引物，用于扩增目标序列。这两个引物应该能够特异性地结合到目标序列的两个相邻区域。

3、PCR反应：将模板DNA或cDNA与引物、核苷酸、聚合酶等反应物混合，在热循环条件下进行PCR反应。PCR反应通常包括初始变性步骤（解链DNA），循环变性步骤（使引物与模板结合）、延伸步骤（聚合酶合成新链）和最终延伸步骤。

4、实时监测：在PCR反应过程中，使用荧光探针或荧光染料实时监测PCR产物的累积量。荧光探针通常包括一个荧光染料和一个与目标序列互补的探针序列，当探针与目标序列结合时，荧光信号增强。荧光信号的强度与PCR产物的数量成正比。

5、数据分析：通过测量荧光信号的增长曲线，可以计算出PCR反应的阈值周期数（Ct值），即荧光信号超过背景噪音的临界点。Ct值与起始模板的数量成反比，可以用来定量目标序列的丰度。

6、定量分析：通过构建标准曲线，使用已知浓度的模板DNA或cDNA进行Q-PCR反应，并测量其Ct值。根据标准曲线，可以推断出待测样品中目标序列的起始模板数量。

需要注意的是，Q-PCR的结果是相对定量的，需要进行标准曲线校正或内部参考基因的使用来进行绝对定量分析。此外，Q-PCR的准确性和可靠性还受到实验条件、引物设计、PCR效率等多个因素的影响，需要进行严格的实验设计和数据分析。