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省时省力核酸提取解决方案的操作与运用技巧

2021-09-02     来源:本站     点击次数:1277

对于广大的生物科研人员来说,养细胞、养细菌、提核酸等都是实验室的常见操作,实验操作费时费力,过程中可能还会遇到各种坑。今天我们想聊一下,怎样让您的核酸提取不再烦恼!
 

核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),它是由许多核苷酸单体聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。核酸的提取分别为DNA 提取和RNA提取,二者的提取原理大致相同,简单来说分为细胞或者组织的裂解和核酸纯化两大步骤。
核酸提取纯化方法常用的有酚/氯(lü)仿抽提法、离心柱法、磁珠法等。

1、酚/氯lü仿抽提法
乙(xi)烯氯(lü)仿提取DNA是利用酚是蛋白质的变性剂,反复抽提,使蛋白质变性,SDS(十二烷基磺酸钠)将细胞膜裂解,在蛋白酶K、EDTA的存在下消化蛋白质或多肽或小肽分子,变性降解核蛋白,使DNA从核蛋白中游离出来。

酚/氯(lü)仿抽提法的优点是成本较低,对实验条件要求也不高。该方法的缺点也很明显:由于使用了苯(fen)酚、氯(lü)仿等有机试剂,毒性较大,长时间操作对人员健康有较大影响;而且核酸的回收率较低,损失量较大。

离心柱纯化
这里以DNA提取离心柱为例。离心柱结构主要是特殊硅基质吸附材料,能特异性吸附DNA,而RNA与蛋白质则会穿过。该方法能选择性地吸附核酸而不吸附蛋白质及盐,从而实现核酸与蛋白质及盐的分离,是目前试剂盒提取广泛使用的方法。

该方法受人为操作因素影响小,提取DNA的纯度稳定性很高;而且离心柱法提取DNA的纯度比传统酚氯(lü)仿法提取的要高。离心柱法其低廉的价格和相对便捷的操作,渐逐取代了传统DNA提取方法,被高校科研所等市场普遍接受。

该方法的缺点是需要较多的样本,对于珍稀样本则不适合采用此方法。当样品过量时,需要反复进行离心,对样品的提取效率较低,不便于高通量、自动化操作。与现代生物学实验的高通量、自动化要求格格不入,特别是在基因诊断、疾病检测、转基因检测等领域,离心柱法DNA提取需要大量的操作人员及仪器设备。当面对突发疫情时,更是需要有高通量的DNA提取设备与方法才能更有效准确的监测疫情、控制疫情。

磁珠法
磁珠法是一种固相载体可逆化固定(SPRI)的分离纯化方法,主要原理为:在不同浓度的PEG(polyethylene glycol;聚乙二醇)中,会有不同片段大小的DNA吸附在磁珠的羧基修饰层上,这些DNA可以再溶解在水中,以此来洗脱回收。

实验使用的磁珠分为五层,由内而外依次为:聚苯乙(xi)烯材料的核心、超顺磁材料(主要为四氧化三铁)、第二层聚苯乙(xi)烯材料、第二层超顺磁材料以及表面粗糙的羧基修饰层。粗糙的表面更利于核酸与羧基修饰层结合。该方法将纯化介质包被在纳米级的磁珠表面,通过介质对DNA的吸附,在外加磁场的作用下使DNA附着于磁珠并定向移动,从而达到核酸与其它物质分离的目的。

与其它集中方法相比,磁珠法具有无可比拟的优势,包括:
(1)提取灵敏度高 ,只需微量的样本就可以完成对核酸的提取;
(2)纯化的纯度高 ,磁珠与核酸的特异性结合能使核酸充分与杂质分离,使得提取的核酸纯度高、浓度大;
(3)能够实现自动化、大批量操作,通过机器自动化完成操作,所需人力少,而且同时可以完成多个样本的大批量操作。以32孔的核酸自动提取仪为例,用一个样品的提取时间即可实现对最多32个样品的处理,符合生物学高通量的操作要求,使得传染性疾病爆发时能够进行快速及时的应对。
(4)操作简单、用时短,整个提取流程只有四步,根据仪器不同,部分仪器提取时间可以缩短到30分钟,大大提高了实验效率;
(5)安全无毒,不使用传统方法中的苯、氯(lü)仿等有毒试剂,对实验操作人员的伤害减少到最少,完全符合现代环保理念;
 

 
近年来磁珠法已成为核酸提取的必备工具之一,也是核酸自动化提取设备的必备组件之一。
对于实验样本量大,经常做实验的实验人员来说,自动核酸提取仪是一个不错的选择。而且对于各类核酸,不论是质粒DNA、基因组DNA,还是RNA等,一台自动核酸提取仪都可以满足实验人员的提取要求。

我们看下的国外某知名品牌R 和柏恒科技(Bio-gener)即将上市的自动核酸提取仪的部分系统性能数据对比。
Brand Brand R Bio-gener
  MagNA Pure LC 2.0 System* BGNA-32P
# of Samples 1-32 samples per run 1-32 samples per run
Run Time ~1 hour 10~50 mins
Starting Samples Whole Blood, Plasma, Serum, Cell Culture, Tissue, Body Fluids, Fresh Frozen and FFPE Tissue, etc Whole Blood, Plasma, Serum, Cell Culture, Tissue, Body Fluids, Fresh Frozen and FFPE Tissue, etc
Nucleic Acid Targets Genomic and Bacterial DNA, Viral DNA/RNA, Plasmid DNA and Total RNA Genomic and Bacterial DNA, Viral DNA/RNA, Plasmid DNA and Total RNA

目前自动核酸提取仪基本都能满足大批量核酸提取的需求,对于不同的样本(如全血、质粒、培养细胞、组织等)和核酸类型(基因组DNA,病毒DNA/RNA,质粒DNA等)等能适配,自动核酸提取仪相对传统的酚氯(lü)仿法及离心柱法要方便便捷许多。
 

对比数据我们可以看出,柏恒科技(Bio-gener)的核酸提取仪对比国外R公司的同类型仪器,我们的仪器操作更简单,用时更短。自动核酸提取仪具有多项优点,它的应用领域和范围会越来越广泛,让您的实验不再费时费力!柏恒科技的自动核酸提取仪即将推出,敬请期待哦!
 
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