磁珠法VS硅膠柱法,未來核酸提取方法誰主沉浮?
15年前中國大部分的 實驗室都還在使用酚氯仿抽提核酸,用戶以為核酸純化試劑盒都是來自國外的進口產品。
15年過去了,現在的分子生物學實驗室酚氯仿抽提基本消失,Trizol試劑是碩果僅存,尚有普遍使用的酚氯仿核酸提取方法。還有一種方法是煮沸法,其原理是先加熱變性蛋白,再離心去沉淀蛋白,最后取核酸上清。但是煮沸法本質上并未進行核酸純化,只是把蛋白變性沉淀下來而已,因此它的缺陷也顯而易見:核酸片段短,抑制物含量高,應用范圍僅局限在PCR檢測中--以擴增檢測幾百bp的目的片段為主,如果你想P一個5kb的基因,煮沸法提取的核酸幾乎不可行,因為大部分核酸都已經降解成1-2kb以下的小片段了, 適合擴增的長片段模板含量太低。
目前主流的核酸純化方法只剩磁珠法和硅膠柱法了。那么應該選擇磁珠法還是硅膠柱法呢?硅膠柱技術的廠家說磁珠法得率低,純度差,效果不好;磁珠法廠家說硅膠柱法即將被淘汰,童靴們都糊涂了,到底咋回事?
其實磁珠法和硅膠柱法原本是一家。Marko在1982年發(fā)表的文獻:A procedure for the large-scale isolation of highly purified plasmid DNA using alkaline extraction and binding to glass powder. Anal. Biochem.121, 382-387,里面詳細描述了如何用玻璃粉吸附DNA,并進行純化的過程。
玻璃的主要成分就是二氧化硅,磁珠只不過是在四氧化三鐵的微球表面涂上一層二氧化硅(玻璃介質)而已。具體原理是什么呢?說實話小編也不是很清楚,據說核酸溶液是一種膠體溶液,外層有水化層和電荷層,水化層或是電荷層被奪走后就變得粘稠了--大家可以想象一下酚氯仿抽提后的水相,加醇了以后,界面出現了粘稠的核酸,可用玻璃棒粘走核酸--大概就是核酸的水化層被剝離后變得粘稠了,從而黏附到玻璃介質上了,看來玻璃(SiO2)確實是黏附核酸的好東東。
極小的玻璃球就是玻璃粉或者是磁硅珠。一切似乎都很完美,可問題是,如果核酸太多了一點,就會把玻璃球黏在一起,緊密黏在一起的小團不僅黏住了殘留的蛋白,還滯留了鹽分,怎么解決?
把玻璃棒拉細,超級細,直到變態(tài)細,就做成了玻璃纖維。把玻璃纖維疊個N層,當然還是疏松的,卻不會像玻璃珠那樣堆積在一起。于是蛋白不容易黏上,鹽分也容易清洗掉了----這個就是做在純化柱中的硅膠膜。
這么說,硅膠柱法應該是玻璃粉法的升級版了?實測確實如此,硅膠柱法純化核酸的純度,回收效率都優(yōu)于玻璃粉法。
隨著分子生物學的不斷發(fā)展,要求全自動提取基因提上日程,大批量處理樣本的醫(yī)療機構用戶(那可是有錢人哦)對自動化的要求日益迫切。硅膠柱法需要高速離心機(大于10000g以上),其在自動化操作上異常困難,加載有硅膠柱的自動化核酸純化儀器非常復雜,比如QIAGEN的QIAcube全自動核酸純化儀 ,就整合了離心機、加熱震蕩器、移液體系和自動抓取器,雖然完整地延續(xù)了硅膠柱法的高純度和高回收率的優(yōu)勢,但儀器價格昂貴,應用受到限制。
于是磁珠法應運而生,在磁珠表面包上一層二氧化硅,替代傳統的玻璃粉法,就可以實現磁場分離替代離心分離的作用,很容易實現儀器上的操作自動化,但是磁珠法仍然存在玻璃粉法的缺陷,提取的核酸純度低、鹽分殘留高。
因此,硅膠柱法不會消失--特別是科研用戶,并不需要大批量的樣本進行核酸純化,更關注的是核酸的回收效率、純度,這些卻是磁珠法的硬傷。磁珠法更適合于低濃度核酸的提取,為了提高核酸提取的純度,對磁珠表面改造也是重要的發(fā)展方向。
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