定量实时PCR(RT-qPCR)
Livak与Schmittgen(2001)2-ΔΔCt模型
三重复误差传播

Delta Delta Ct计算器 (qPCR 相对基因表达 2^-ΔΔCt Livak法)

基于经典 Livak & Schmittgen 2^-ΔΔCt 比较 Ct 法,输入目标基因与内参基因的 qPCR 循环阈值(Ct),自动计算 ΔCt、ΔΔCt、相对表达倍数变化及复孔标准差误差传递。

qPCR 2-ΔΔCt Relative 基因 表达量 计算器

Comparative threshold cycle (Livak & Schmittgen) method for 目标 vs housekeeping 基因 fold-change calculation.
对照组 / 校准组
(Untreated / Vehicle)
处理组 / 实验组
(Drug / Knockdown)
定量分析结果
相对表达量图(对照组归一化为 1.0)目标: MYC | Ref: GAPDH
1.00×
对照
5.79×
处理组
对照 ΔCt
6.20 ± 0.22
目标 24.23 − Ref 18.03
处理组 ΔCt
3.67 ± 0.18
目标 21.77 − Ref 18.10
ΔΔCt (ΔCt处理组 − ΔCtCtrl)
-2.53 ± 0.28
Exponent in 2-(ΔΔCt)
Relative Fold Change (2-ΔΔCt)
5.79×
范围: [4.76× – 7.04×]

MYC表达量摘要

以 GAPDH 为内参归一化后,处理组 MYC 的表达量是对照组的 5.79 倍。

Livak 2^-ΔΔCt 法数学原理与推导

由 Kenneth J. Livak 与 Thomas D. Schmittgen(Methods, 2001)提出的 2^-ΔΔCt 相对定量法,通过内参基因对目的基因的循环阈值 (Ct) 进行归一化校正,并计算处理组相对于对照组的表达倍数变化:

1. ΔCt(实验组) = Ct(target, 实验组) − Ct(ref, 实验组)
2. ΔCt(对照组) = Ct(target, 对照组) − Ct(ref, 对照组)
3. ΔΔCt = ΔCt(实验组) − ΔCt(对照组)
4. 表达倍数 = 2−ΔΔCt

核心前提假设:该方法假设目的基因和内参基因的 PCR 扩增效率基本相同且接近 100%(在 90%–110% 范围内,标准曲线斜率约为 −3.32)。

内参看家基因(Housekeeping Gene)选择策略

选择稳定表达的看家基因是获得可靠 2^-ΔΔCt 分析结果的前提:

GAPDH

常规代谢对照。注意:低氧或葡萄糖饥饿条件下表达可能发生波动。

ACTB (β-Actin)

细胞骨架蛋白。丰度极高;需确保模板适当稀释以避免 Ct < 15。

18S rRNA / B2M

核糖体及 MHC 结构组分,在多种药物刺激和分化状态下表现高度稳定性。

Delta Delta Ct计算器实验实战示例:药物处理靶基因表达变化

实例场景:药物处理诱导 MYC 癌基因上调

对照组:MYC Ct = 25.13,GAPDH Ct = 18.10 → ΔCt(对照组)= 25.13 − 18.10 = 7.03。 处理组:MYC Ct = 22.10,GAPDH Ct = 18.10 → ΔCt(处理组)= 22.10 − 18.10 = 4.00。

  • ΔΔCt = 4.00 − 7.03 = −3.03
  • 表达倍数 = 2−(−3.03) = 23.03 = 8.17 倍上调

常见问题解答 (FAQ)

Livak 2^-ΔΔCt 法的核心前提假设是什么?

该方法假定目标基因和内参基因的扩增效率接近 100%(每个循环产物翻倍,E = 2.0),且两者扩增效率差异在 5% 以内(ΔCt 与模板对数浓度的线性斜率绝对值 < 0.1)。

如果引物扩增效率显著低于 100%(如 90% 或 85%),该怎么办?

建议改用 Pfaffl 矫正方程:Ratio = (E_target^ΔCt_target) / (E_ref^ΔCt_ref),其中 E 为由标准曲线稀释测得的真实扩增倍数(如 90% 效率对应 E = 1.90)。

负的 ΔΔCt 值代表什么含义?

负的 ΔΔCt 对应基因上调表达。公式为 Fold Change = 2^(-ΔΔCt),负负得正使结果大于 1(例如 ΔΔCt = -2.0 时,2^(+2) = 4 倍上调表达)。

为什么基因倍数变化的误差区间是不对称的?

因为倍数变化是通过指数函数 2^-x 计算的。ΔΔCt 上对称的标准差 s 转换为表达倍数后,指数上界和下界 [2^-(ΔΔCt + s), 2^-(ΔΔCt - s)] 呈现非对称性。