導入
核酸抽出とは何ですか?
非常に簡単に言うと、核酸抽出とは、サンプルから RNA および/または DNA と不要な余分なものをすべて除去することです。抽出プロセスではサンプルから核酸が単離され、下流のアプリケーションに影響を与える可能性のある希釈剤や汚染物質を含まない濃縮された溶出液の形で核酸が得られます。
核酸抽出の応用
精製された核酸は、複数の異なる業界にわたって、さまざまな用途に使用されています。おそらくヘルスケアが最もよく使われる分野であり、精製された RNA と DNA はさまざまな検査目的で必要とされます。
医療における核酸抽出の応用には次のようなものがあります。
- 次世代シーケンス (NGS)
- 増幅に基づく SNP ジェノタイピング
- アレイベースのジェノタイピング
- 制限酵素消化
- 修飾酵素を使用した分析 (ライゲーションやクローニングなど)
また、親子鑑定、法医学、ゲノミクスなど、医療以外の分野でも核酸抽出が使用されていますが、これらに限定されません。
核酸抽出の歴史
DNA抽出その起源は古く、1869年にスイスの医師フリードリッヒ・ミーッシャーによって最初に分離が行われたことが知られています。ミーッシャーは、細胞の化学組成を決定することによって生命の基本原理を解決したいと考えていました。リンパ球では失敗した後、廃棄された包帯の膿の中に見つかった白血球から DNA の粗沈殿物を取得することができました。彼は、細胞に酸、次にアルカリを加えて細胞の細胞質を残すことでこれを行い、次に DNA を他のタンパク質から分離するプロトコルを開発しました。
ミーッシャーの画期的な研究に続いて、他の多くの科学者が DNA を単離および精製する技術を進歩および開発してきました。タンパク質科学者のエドウィン・ジョセフ・コーンは、第二次世界大戦中にタンパク質精製のための多くの技術を開発しました。彼は、血管内の浸透圧を維持するのに重要な血漿中の血清アルブミン画分の分離を担当しました。これは兵士を生かし続けるために非常に重要でした。
1953年、フランシス・クリックはロザリンド・フランクリン、ジェームス・ワトソンとともにDNAの構造を決定し、DNAが2本の長い鎖の核酸ヌクレオチドで構成されていることを示した。この画期的な発見は、メセルソンとスタールに道を開き、彼らは 1958 年の実験で DNA の半保存的複製を実証し、大腸菌から DNA を単離するための密度勾配遠心分離プロトコルを開発することができました。
核酸抽出技術
DNA抽出の4つの段階とは何ですか?
すべての抽出方法は、結局のところ同じ基本的な手順に集約されます。
細胞破壊。細胞溶解としても知られるこの段階には、目的の核酸を含む細胞内液を放出するために、細胞壁および/または細胞膜の破壊が含まれます。
不要な破片の除去。これには、下流のアプリケーションを妨げる可能性がある膜脂質、タンパク質、その他の不要な核酸が含まれます。
分離。作成した透明なライセートから目的の核酸を単離するにはさまざまな方法があり、溶液ベースまたは固体状態の 2 つの主なカテゴリに分類されます (次のセクションを参照)。
集中。核酸が他のすべての汚染物質や希釈剤から分離された後、高濃度の溶出液として提供されます。
2 種類の抽出
核酸抽出には、溶液ベースの方法と固体状態の方法の 2 つのタイプがあります。溶液ベースの方法は、化学物質を使用して細胞を破壊し、核物質にアクセスする必要があるため、化学抽出法としても知られています。これには、フェノールやクロロホルムなどの有機化合物、またはプロテイナーゼ K やシリカゲルなどの有害性が低く、より推奨される無機化合物のいずれかを使用できます。
細胞を破壊するためのさまざまな化学的抽出方法の例は次のとおりです。
- 膜の浸透圧破壊
- 細胞壁の酵素消化
- 膜の可溶化
- 洗剤付き
・アルカリ処理あり
機械的方法としても知られる固体技術には、DNA が固体基板とどのように相互作用するかを利用することが含まれます。DNA は結合するが分析物は結合しないビーズまたは分子を選択することにより、2 つを分離することが可能です。固相抽出技術の例には、シリカおよび磁気ビーズの使用が含まれます。
磁気ビーズ抽出の説明
磁気ビーズの抽出方法
磁気ビーズを使用した抽出の可能性は、Trevor Hawkins がホワイトヘッド研究所の研究機関に提出した米国特許で初めて認識されました。この特許は、磁気ビーズなどの固体支持担体に遺伝物質を結合させることで遺伝物質を抽出できることを認めました。原理は、遺伝物質が結合する高度に機能化された磁気ビーズを使用し、サンプルを入れた容器の外側に磁力を加えることで上清から分離できるというものです。
磁気ビーズ抽出を使用する理由
磁気ビーズ抽出技術は、迅速かつ効率的な抽出手順を可能にする可能性があるため、ますます普及してきています。最近では、適切な緩衝系を備えた高度に機能化された磁気ビーズが開発されており、これにより、核酸抽出の自動化と、非常にリソースが少なくコスト効率の高いワークフローが可能になりました。また、磁気ビーズ抽出法には、より長い DNA 片を破壊するせん断力を引き起こす可能性のある遠心分離ステップが含まれません。これは、より長い DNA 鎖がそのまま残ることを意味し、これはゲノミクス検査において重要です。
投稿日時: 2022 年 11 月 25 日