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精准筛选微小RNA文库:切胶、磁珠和全自动分选技术优劣分析

2026-06-03     来源:微信公众号     点击次数:60

精准筛选微小RNA文库(miRNA、siRNA、piRNA、tRF/tsRNA)的方法比较:全自动DNA核酸片段分选仪 VS 切胶回收和磁珠纯化

微小RNA(microRNA)是一类由内源基因编码的长度约为22个核苷酸的非编码单链RNA分子,它们在动植物中参与转录后基因表达调控。微小RNA样本极其复杂,因此在测序文库制备中需要做精准的片段筛选。如样本提取后含有rRNA片段、mRNA降解杂片段,建库后增加游离接头、二聚体、多聚接头等产物,都会直接影响测序结果,因此精准的核酸片段筛选对于微小RNA测序至关重要。

小RNA测序文库的特征和分选回收的要求


精准的核酸片段筛选对微小 RNA测序的意义

小 RNA 文库片段长度短、目标区间狭窄,加接头后总长度:约140–160 bp,和接头二聚体(~120 bp)与目标只差几十bp,且文库中包含多种非目标条带,可导致测序数据中90%以上可能都是无效数据,有效miRNA数据极少,浪费整个flow cell。

精准的核酸片段筛选核心是只保留 18–30 nt 目标建库片段,直接决定文库质量与数据可靠性。

* 去除过长建库片段:rRNA 片段、mRNA 降解杂片段、多聚接头产物
* 去除过短杂质:游离接头、接头二聚体、未连接成功的短序列


引自:NEBNext® Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina® Set 1, Set 2, Index Primers 1–48 and Multiplex Compatible 

建库后小RNA建库片段只占很小的比例

DNA核酸片段筛选方法对比

小 RNA 文库主流的核酸片段分选回收分三类:PAGE 切胶回收(金标准)、磁珠分选(快速)、全自动仪器(精准贵)。优缺点对比如下:


总结
由于小RNA文库范围窄,限制严格,因此常规的琼脂糖凝胶切胶法分辨率无法达到要求,目前的金标准还是使用变性 PAGE 胶切胶回收,但是变性 PAGE 胶的制备和回收需要的时间较长,且切胶条带非常窄定位困难,条带弱易弥散,步骤多损失大,对实验人员要求高,容易出现切胶失败的现象,适合经验丰富的实验人员

双轮磁珠筛选操作简单,可集成在自动化工作站使用,但是分辨率最低,无法彻底去除小片段,仅可用于无接头二聚体无引物残留的特殊情况,不建议

Pippin Prep 全自动核酸片段筛选,分辨率低于PAGE切胶,但是能够满足小RNA文库回收要求,且使用简单,结果稳定可靠,重复性好,操作耗时更少,自动化运行,人工操作仅需5分钟,整个DNA分选回收时长仅2个小时,每次可以做5个样本,如果样本数量较多可以多轮回收,也可以选择更高通量的PippinHT,每次最多可以运行24个样本。


Nature protocols中关于Pippin Prep及PAGE胶方法对比:PAGE胶分辨率更高,但是人员操作时间长,耗时长;Pippin Prep 片段分选效果稳定可靠、人工操作耗时更少,也更适合测序中心 / 公共平台使用。

引:Hagemann-Jensen, Michael, et al. "Small-seq for single-cell small-RNA sequencing." Nature protocols 13.10 (2018): 2407-2424.
 

 
引自:NEBNext® Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina® Set 1, Set 2, Index Primers 1–48 and Multiplex Compatible NEB Small RNA建库试剂盒推荐使用Pippin Prep作为小RNA文库核酸片段筛选回收(Size Selection)方法,回收结果如上图所示,更大及更小的非目标片段完全去除干净,仅保留很窄的小RNA目标片段

厂家介绍
Sage Science 公司位于美国马萨诸塞州,2010年成立,专注于核酸领域的样品制备,2万篇文献中应用,包括众多Nature、Science、Cell系列的文章,是DNA片段筛选回收领域的行业金标准。

Pippin Prep全自动DNA片段分选仪
* 全自动回收:采用双通道电泳回收专利技术,回收过程全自动运行;
* 精准回收:精确度高达93-99%,远高于手工切胶和DNA片段分选磁珠的方法
* 微量回收:低起始量,低至ng级,控制时间回收,不直接检测样品
* 高回收率:50-80%的高回收得率
* 省时间:5分钟的手工操作时间,无需额外制胶和切胶
* 全自动完成DNA片段分选, 软件中自由选择需要筛选的片段范围,免去了切胶纯化的繁琐步骤,比核酸片段筛选磁珠更加精准可控;
* 广泛用于DNA常规分子生物学、测序文库构建片段筛选回收(DNA Size Selection),精准彻底的去除PCR引物二聚体、非特异性片段等,去除酶切产物中非目标DNA条带,测序建库如:小RNA/small RNA文库回收、cfDNA/ctDNA循环血游离DNA/循环血肿瘤DNA测序文库、ddRAD-SEQ双酶切简化基因组测序文库、16S文库微生物测序文库回收等、ChIP-seq文库、MeDIP-seq / hMeDIP-seq甲基化DNA免疫沉淀片段测序文库、ATAC-seq转座酶可及染色质高通量测序文库、遗传病 panel 扩增子文库等各种复杂样本的处理,有效提高测序数据质量。


环亚生物科技(APG BIO)作为美国Sage Science公司DNA片段回收系列产品在中国区的独家代理商,为国内二代测序、三代测序用户提供测序样品前处理、质控的整体解决方案:组织研磨仪、单细胞悬液制备仪、细胞破碎仪、超声聚焦打断仪、全自动DNA片段分选回收仪、核酸片段分析仪、脉冲场电泳仪、全自动建库仪、荧光计、超微量分光光度计等。
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