Introducción
¿Qué es la extracción de ácidos nucleicos?
En los términos más simples, la extracción de ácidos nucleicos es la eliminación del ARN y/o ADN de una muestra y todo el exceso que no sea necesario.El proceso de extracción aísla los ácidos nucleicos de una muestra y los produce en forma de un eluato concentrado, libre de diluyentes y contaminantes que podrían afectar cualquier aplicación posterior.
Aplicaciones de la extracción de ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos purificados se utilizan en una gran cantidad de aplicaciones diferentes, que abarcan múltiples industrias diferentes.La atención médica es quizás el área donde más se utiliza, ya que se requiere ARN y ADN purificados para una gran cantidad de diferentes propósitos de prueba.
Las aplicaciones de la extracción de ácidos nucleicos en la atención sanitaria incluyen:
- Amplificación por PCR y qPCR
- Secuenciación de próxima generación (NGS)
- Genotipado de SNP basado en amplificación
- Genotipado basado en matrices
- Digestión con enzimas de restricción
- Análisis utilizando enzimas modificadoras (por ejemplo, ligación y clonación)
También hay otros campos más allá de la atención médica donde se utiliza la extracción de ácidos nucleicos, incluidos, entre otros, las pruebas de paternidad, la medicina forense y la genómica.
Una breve historia de la extracción de ácidos nucleicos
Extracción de ADNse remonta a mucho tiempo atrás: el primer aislamiento conocido lo realizó un médico suizo llamado Friedrich Miescher en 1869. Miescher esperaba resolver los principios fundamentales de la vida determinando la composición química de las células.Después de fracasar con los linfocitos, pudo obtener un precipitado crudo de ADN a partir de leucocitos encontrados en el pus de vendajes desechados.Lo hizo agregando ácido y luego álcali a la célula para salir del citoplasma de la célula, y luego desarrolló un protocolo para separar el ADN de las otras proteínas.
Tras la innovadora investigación de Miescher, muchos otros científicos han avanzado y desarrollado técnicas para aislar y purificar el ADN.Edwin Joseph Cohn, un científico de proteínas, desarrolló muchas técnicas para la purificación de proteínas durante la Segunda Guerra Mundial.Fue responsable de aislar la fracción de albúmina sérica del plasma sanguíneo, que es importante para mantener la presión osmótica en los vasos sanguíneos.Esto fue crucial para mantener con vida a los soldados.
En 1953 Francis Crick, junto con Rosalind Franklin y James Watson, determinaron la estructura del ADN, demostrando que estaba formado por dos hebras de largas cadenas de nucleótidos de ácido nucleico.Este descubrimiento revolucionario allanó el camino para Meselson y Stahl, quienes pudieron desarrollar un protocolo de centrifugación en gradiente de densidad para aislar el ADN de la bacteria E. Coli mientras demostraban la replicación semiconservadora del ADN durante su experimento de 1958.
Técnicas de extracción de ácidos nucleicos
¿Cuáles son las 4 etapas de la extracción de ADN?
Todos los métodos de extracción se reducen a los mismos pasos fundamentales.
Disrupción celular.Esta etapa, también conocida como lisis celular, implica romper la pared celular y/o la membrana celular, para liberar los fluidos intracelulares que contienen los ácidos nucleicos de interés.
Eliminación de escombros no deseados.Esto incluye lípidos de membrana, proteínas y otros ácidos nucleicos no deseados que pueden interferir con aplicaciones posteriores.
Aislamiento.Hay varias formas diferentes de aislar los ácidos nucleicos de interés del lisado aclarado que creó, que se dividen en dos categorías principales: en solución o en estado sólido (consulte la siguiente sección).
Concentración.Una vez aislados los ácidos nucleicos de todos los demás contaminantes y diluyentes, se presentan en un eluato altamente concentrado.
Los dos tipos de extracción
Hay dos tipos de extracción de ácidos nucleicos: métodos basados en soluciones y métodos en estado sólido.El método basado en solución también se conoce como método de extracción química, ya que implica el uso de productos químicos para descomponer la célula y acceder al material nucleico.Esto puede ser utilizando compuestos orgánicos como el fenol y el cloroformo, o compuestos inorgánicos menos dañinos y, por lo tanto, más recomendados, como la proteinasa K o el gel de sílice.
Ejemplos de diferentes métodos de extracción química para descomponer una célula incluyen:
- Ruptura osmótica de membrana.
- Digestión enzimática de la pared celular.
- Solubilización de la membrana.
- Con detergentes
- Con tratamiento alcalino
Las técnicas de estado sólido, también conocidas como métodos mecánicos, implican explotar cómo interactúa el ADN con un sustrato sólido.Al seleccionar una perla o molécula a la que se unirá el ADN pero no el analito, es posible separar las dos.Ejemplos de técnicas de extracción en fase sólida que incluyen el uso de sílice y perlas magnéticas.
Extracción de perlas magnéticas explicada
El método de extracción de perlas magnéticas
El potencial de extracción mediante perlas magnéticas se reconoció por primera vez en una patente estadounidense presentada por Trevor Hawkins, para la institución de investigación del Instituto Whitehead.Esta patente reconocía que era posible extraer material genético uniéndolo a un soporte sólido, que podría ser una perla magnética.El principio es que se utiliza una perla magnética altamente funcionalizada a la que se unirá el material genético, que luego se puede separar del sobrenadante aplicando una fuerza magnética en el exterior del recipiente que contiene la muestra.
¿Por qué utilizar la extracción de perlas magnéticas?
La tecnología de extracción de perlas magnéticas es cada vez más frecuente debido al potencial que tiene para procedimientos de extracción rápidos y eficientes.En los últimos tiempos se han desarrollado perlas magnéticas altamente funcionalizadas con sistemas de tampón adecuados, que han hecho posible la automatización de la extracción de ácidos nucleicos y un flujo de trabajo que requiere muy pocos recursos y es rentable.Además, los métodos de extracción con perlas magnéticas no implican pasos de centrifugación que pueden provocar fuerzas de corte que rompen trozos más largos de ADN.Esto significa que las hebras más largas de ADN permanecen intactas, lo cual es importante en las pruebas genómicas.
Hora de publicación: 25 de noviembre de 2022