Aféierung
Wat ass Nukleinsäure-Extraktioun?
Ganz einfach ausgedréckt ass Nukleinsäureextraktioun d'Entfernung vun der RNA an/oder DNA aus enger Prouf an all dem Iwwerschoss, deen net néideg ass. De Prozess vun der Extraktioun isoléiert d'Nukleinsäuren aus enger Prouf a gëtt se a Form vun engem konzentréierte Eluat, fräi vu Verdënnungsmëttel a Kontaminanten, déi all weider Uwendungen beaflosse kéinten.
Uwendungen vun der Nukleinsäureextraktioun
Gereinegt Nukleinsäuren ginn an enger Villzuel vun ënnerschiddlechen Uwendungen a verschiddene Branchen agesat. D'Gesondheetswiesen ass wahrscheinlech de Beräich, wou se am meeschte benotzt ginn, well gereinegt RNA an DNA fir eng ganz Rëtsch vun Testzwecker gebraucht ginn.
Uwendungen vun der Nukleinsäureextraktioun am Gesondheetswiesen enthalen:
- Sequenzéierung vun der nächster Generatioun (NGS)
- Amplifikatiounsbaséiert SNP-Genotypiséierung
- Array-baséiert Genotypiséierung
- Restriktiounsenzym Verdauung
- Analysen mat modifizéierenden Enzymen (z.B. Ligatioun a Klonéierung)
Et gëtt och aner Beräicher ausserhalb vum Gesondheetswiesen, wou Nukleinsäureextraktioun benotzt gëtt, dorënner, awer net limitéiert op, Vaterschaftstester, Forensik a Genomik.
Eng kuerz Geschicht vun der Nukleinsäureextraktioun
DNA-Extraktioungeet laang zréck, mat der éischter bekannter Isolatioun, déi 1869 vun engem Schwäizer Dokter mam Numm Friedrich Miescher duerchgefouert gouf. De Miescher huet gehofft, déi fundamental Prinzipie vum Liewen ze léisen, andeems hien d'chemesch Zesummesetzung vun Zellen bestëmmt huet. Nodeems hien et mat Lymphozyten net fäerdeg bruecht hat, konnt hien e grobe Präzipitat vun DNA aus Leukozyten kréien, déi am Eeter op ofgeworfene Verbänn fonnt goufen. Hien huet dat gemaach, andeems hien Säure an dann Alkali an d'Zell bäigefüügt huet, fir den Zytoplasma vun der Zell ze verloossen, an huet dann e Protokoll entwéckelt, fir d'DNA vun den anere Proteinen ze trennen.
Nom Miescher senger bahnbrechender Fuerschung hunn vill aner Wëssenschaftler Technike fir d'Isolatioun an d'Reinigung vun DNA weiderentwéckelt. Den Edwin Joseph Cohn, e Proteinwëssenschaftler, huet am Zweete Weltkrich vill Technike fir d'Proteinreinigung entwéckelt. Hie war verantwortlech fir d'Isolatioun vun der Serumalbuminfraktioun vum Bluttplasma, déi wichteg ass fir den osmoteschen Drock an de Bluttgefässer z'erhalen. Dëst war entscheedend fir d'Zaldoten um Liewen ze halen.
1953 huet de Francis Crick zesumme mat der Rosalind Franklin an dem James Watson d'Struktur vun der DNA bestëmmt a gewisen, datt se aus zwou Strécke vu laange Ketten vun Nukleinsäurenukleotiden zesummegesat war. Dës duerchbriechend Entdeckung huet de Wee fir de Meselson an de Stahl fräigemaach, déi e Protokoll fir d'Zentrifugatioun mat Dichtgradienten entwéckele konnten, fir DNA aus E. coli Bakterien ze isoléieren, andeems se d'semi-konservativ Replikatioun vun der DNA während hirem Experiment vun 1958 demonstréiert hunn.
Technike vun der Nukleinsäureextraktioun
Wat sinn déi 4 Etappen vun der DNA-Extraktioun?
All Extraktiounsmethoden kommen op déiselwecht fundamental Schrëtt zréck.
ZellstéierungDës Phas, och als Zellyse bekannt, beinhalt den Ofbroch vun der Zellwand an/oder der Zellmembran, fir déi intrazellulär Flëssegkeeten, déi déi interessant Nukleinsäuren enthalen, fräizesetzen.
Entfernung vun ongewollten Dreck. Dëst beinhalt Membranlipiden, Proteinen an aner ongewollt Nukleinsäuren, déi d'Downstream-Applikatioune stéiere kënnen.
Isolatioun. Et gëtt eng Rei vu verschiddene Méiglechkeeten, fir déi interessant Nukleinsäuren aus dem gekläerte Lysat ze isoléieren, deen Dir erstallt hutt, an déi an zwou Haaptkategorien falen: Léisungsbaséiert oder Feststofflysat (kuckt den nächsten Abschnitt).
Konzentratioun. Nodeems d'Nukleinsäuren vun all anere Kontaminanten an Verdënnungsmëttel isoléiert goufen, gi se an engem héichkonzentréierten Eluat presentéiert.
Déi zwou Zorte vun Extraktioun
Et gëtt zwou Zorte vun Nukleinsäureextraktioun – Léisungsbaséiert Methoden a Festkierpermethoden. D'Léisungsbaséiert Method ass och als chemesch Extraktiounsmethod bekannt, well se Chemikalien benotzt fir d'Zell ofzebriechen an Zougang zum Nukleinmaterial ze kréien. Dëst kann entweder organesch Verbindungen wéi Phenol a Chloroform, oder déi manner schiedlech an dofir méi recommandéiert anorganesch Verbindungen wéi Proteinase K oder Kieselgel benotzen.
Beispiller vu verschiddene chemeschen Extraktiounsmethoden fir eng Zell ofzebauen sinn:
- Osmotesch Membranruptur
- Enzymatesch Verdauung vun der Zellwand
- Solubiliséierung vun der Membran
- Mat Wäschmëttelen
- Mat Alkalibehandlung
Festkierpertechniken, och bekannt als mechanesch Methoden, involvéieren d'Ausnotze vun der Interaktioun vun DNA mat engem festen Substrat. Duerch d'Auswiel vun enger Perl oder engem Molekül, un deem d'DNA sech bindt, awer den Analyt net, ass et méiglech, déi zwee ze trennen. Beispiller fir Festphasextraktiounstechniken enthalen d'Benotzung vu Siliziumdioxid a Magnéitperlen.
Erklärung vun der Magnéitperlenextraktioun
D'Method vun der Magnéitperlenextraktioun
D'Potenzial fir d'Extraktioun mat Magnéitperlen gouf fir d'éischt an engem US-Patent erkannt, deen den Trevor Hawkins fir d'Fuerschungsinstitutioun Whitehead Institute agereecht huet. Dëse Patent huet unerkannt, datt et méiglech ass, genetescht Material ze extrahéieren, andeems et un en festen Träger gebonnen gëtt, wat eng Magnéitperl kéint sinn. De Prinzip ass, datt een eng héich funktionaliséiert Magnéitperl benotzt, op déi sech dat genetescht Material bindt, déi dann vum Iwwerstand getrennt ka ginn, andeems eng Magnéitkraaft op d'Äussersäit vum Gefäss, dat d'Prouf enthält, ugewannt gëtt.
Firwat soll een d'Magnéitperlenextraktioun benotzen?
D'Technologie vun der Magnéitperlenextraktioun gëtt ëmmer méi verbreet, wéinst dem Potenzial, deen se fir séier an effizient Extraktiounsprozeduren huet. An der leschter Zäit gouf et Entwécklunge vun héichfunktionaliséierte Magnéitperlen mat passenden Puffersystemer, déi d'Automatiséierung vun der Nukleinsäureextraktioun an e Workflow erméiglecht hunn, deen ganz ressourcenarm a käschteeffizient ass. Ausserdeem enthalen d'Methoden vun der Magnéitperlenextraktioun net d'Zentrifugatiounsschrëtt, déi Schéierkräfte verursaache kënnen, déi méi laang DNA-Stécker opbriechen. Dëst bedeit, datt méi laang DNA-Sträng intakt bleiwen, wat bei genomesche Tester wichteg ass.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 25. November 2022