DNA 核酸片段筛选

（DNA size-selection）

从酶切、PCR扩增、超声破碎等处理后得到的混合DNA片段中，精准筛选出目标大小范围的核酸片段，将其分离、纯化，去除杂质（如引物、酶、盐分、小分子片段等），获得高纯度、高完整性目标片段的过程。广泛应用于高通量、高精度的测序文库构建、基因克隆、基因突变检测、基因组学研究等领域，是后续分子实验（如测序、杂交、转染等）的核心基础。

• 手工切胶回收法：利用琼脂糖凝胶电泳和紫外照射，手工切割目标片段凝胶，再通过酚-氯仿抽提、乙醇沉淀等步骤，实现DNA片段回收和纯化。成本低，但片段分选精度差，易混入杂带；紫外照射损伤DNA完整性，降低回收率（仅30%-50%）；操作步骤多，耗时久（单样本需30-60分钟），不适合高通量样本。

• 磁珠回收法：基于磁珠表面与DNA片段的特异结合性，调节缓冲液pH值及磁珠用量，洗脱获得目标片段。虽然操作较手工切胶简便，回收速度略快（单样本15-20分钟），但磁珠成本较高、片段选择精度低、回收率不稳定；批量处理样本时仍需较多手工操作，易出现磁珠残留，影响下游实验。

• 柱式回收法：高盐环境下DNA片段吸附于硅胶柱膜上，更换低盐缓冲液洗脱后获取目标片段。可去除小分子杂质纯化效果较好，然而前期电泳分离效果和柱膜质量极易影响回收精度和效率，且无法进行大片段DNA（大于10kb）的回收。

• 密度梯度离心法：混合DNA片段在密度梯度介质（如CsCl）中超速离心，因密度差异在梯度介质中形成不同条带，收集获得纯化片段。分离精度较高，适于大片段DNA回收，但操作复杂、耗时极久（数小时），适用于少量珍贵样本的特殊处理。

• 全自动脉冲场核酸片段回收法：采用脉冲场电泳技术，高效精准分离和回收100bp-50kb 范围内的目标DNA片段。全程自动运行无需人工参与，自由选择DNA片段筛选范围，通过Marker精准计算用于各种大小的目标DNA片段筛选和回收。

基于如上各方法的核心原理、精度、回收率、操作效率、适用场景等维度，进行系统比较：

工作原理：

Sage Science全自动核酸片段回收系统基于双末端电极技术与实时光路检测技术

其核心原理分为常规电泳回收与脉冲场电泳回收（针对大片段），整体流程自动化完成，无需人工值守，过程如下：

• 在软件中设定目标DNA片段大小的bp范围，设备自动完成DNA分离、检测、回收全流程。

• 通过荧光 Marker 精准计算核酸片段迁移速度，自动控制回收时间，无需人工值守。

• 回收完成后可直接用移液枪吸取目标片段，无缝衔接下游实验。

技术优势：

• 高精度：回收精确度达93%-99%，可精准筛选目标尺寸DNA片段，有效去除引物二聚体、杂带等杂质，大幅提升下游实验（如测序）的数据质量。

• 微量样品回收：泳道逐渐收窄设计，减少DNA样本在凝胶里的残留；样本上样量最低可至15ng，非常适合珍贵样本（如微量基因组DNA）的分选回收。

• 高回收率：整体回收得率可达50%-80%。

• 大片段回收：脉冲场电泳对于＞10kb ，甚至＞50kb的长片段DNA样本，有效分离、精准回收，无需切胶、无需吹打洗脱，回收后样本直接保留在回收孔缓冲液中，不会导致DNA碎片化，无DNA损伤。

• 自动化程度高：仅需3-6分钟手工操作，后续电泳、检测、回收全过程自动化完成，无需人工切胶、监控，减少人为误差，保证实验重复性。

• 无交叉污染：采用一次性预制胶槽，每个样本独立通道，彻底避免样本间交叉污染，满足高通量、高纯度实验要求。

• 适用范围广：覆盖100bp-基因组DNA全范围片段回收，可适配小RNA文库、配对末端文库、大片段两端序列文库、ChIP-seq等多种实验场景，兼容分子生物学常规实验、二代、三代测序建库等应用。

应用场景：

涉及分子生物学、基因组学、医学检测等多个领域

NGS二代测序文库构建：

1) RNA-seq文库、单细胞RNA文库、小RNA-seq文库、ctRNA/外泌体RNA

2) 循环血cfDNA文库、肿瘤ctDNA文库

3) ddRAD-seq文库简化基因组测序

4) ChIP-seq文库染色质免疫共沉淀测序

5) 甲基化测序文库、MeDIP-seq / hMeDIP-seq甲基化DNA免疫沉淀片段

6) ATAC-seq（转座酶可及染色质高通量测序）

7) 目标捕获测序（Target-seq）、遗传病 panel 扩增子文库

8) 转基因测序文库

9) 临床样本测序文库

10) 病原微生物测序文库等。

三代测序文库构建：

几乎所有的Pacbio测序应用都需要DNA片段筛选回收，大部分纳米孔测序都需要去除短片段

1) 全基因组重测序

2) 全长转录本测序

3) 纳米孔Ultra long测序

4) 宏基因组测序

5) 16S rDNA全长测序、细胞器基因组测序

6) 结构变异、表观遗传学、甲基化研究

7) 新型病原体的快速鉴定、外显子测序等等

常规分子生物学应用：

1) 载体构建和基因克隆

2) DNA片段重组

3) 合成生物学回收指定大小DNA片段

4) 核酸探针制备（地高辛、荧光探针）

5) 基因表达与功能研究

6) 基因编辑

7) 分子标记开发

8) 多重PCR，回收指定条带

低起始量样品的精准浓缩回收：

血浆/血清cfDNA/ctDNA，微量细胞/单细胞，空气/冰川/岩石样本，低丰度病原体等；

降解样本的精准浓缩回收：

FFPE（石蜡切片）、古DNA、腐烂样本、RNA样本等；

背景极高的复杂样品的精准筛选回收：

废水、土壤、腐殖质、粪便、肠道内容物、痰液，脓液、临床拭子、血液、脑脊液、共生微生物、食品微生物等

随着测序技术向高通量、长读长方向发展，以及单细胞测序、空间转录组等前沿技术的兴起，DNA核酸片段筛选回收技术正朝着“更精准、更高效、更自动化、更适配微量样本”的方向发展。Sage Science等企业持续迭代产品，不断拓展片段回收范围、提升回收效率与精度，同时优化仪器的高通量性能，适配大规模样本处理需求。

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，已有超 2 万篇科研文献引用该设备，其中包含大量发表于《Nature》《Science》《Cell》系列的高分研究成果，是DNA片段筛选回收领域的行业金标准。

Blue Pippin全自动DNA脉冲场电泳回收仪：

• 采用双通道电泳回收专利技术，全自动运行；

• 高精度回收、微量样品回收、高得率回收；

• 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；

• 用于DNA常规分子生物学，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；

• 用于小片段DNA筛选回收，如小RNA/small RNA文库回收、cfDNA／ctDNA回收（循环血游离DNA／循环血肿瘤DNA）；

• 用于大片段DNA（几kb、几十kb甚至几百kb）精准回收，如Pacbio  HiFi文库构建、纳米孔测序建库、超长测序（Ultra Long Sequencing）文库构建等；