核酸提取与磁珠法

介绍

什么是核酸提取？

简单来说，核酸提取就是从样本中去除RNA和/或DNA，以及所有不必要的多余物质。提取过程将核酸从样本中分离出来，并以浓缩洗脱液的形式获得，其中不含可能影响下游应用的稀释剂和污染物。

核酸提取的应用

纯化的核酸用途广泛，涵盖多个行业。医疗保健可能是其应用最广泛的领域，纯化的RNA和DNA可用于各种不同的检测目的。

核酸提取在医疗保健中的应用包括：

- PCR和qPCR扩增

- 下一代测序（NGS）

- 基于扩增的SNP基因分型

- 基于阵列的基因分型

- 限制性酶消化

- 使用修饰酶进行分析（例如连接和克隆）

除了医疗保健之外，其他领域也使用核酸提取，包括但不限于亲子鉴定、法医学和基因组学。

核酸提取简史

DNA提取DNA分离的历史源远流长，已知的首例DNA分离实验是由瑞士医生弗里德里希·米歇尔（Friedrich Miescher）于1869年进行的。米歇尔希望通过测定细胞的化学成分来揭示生命的基本原理。在淋巴细胞分离实验失败后，他从废弃绷带脓液中的白细胞中提取出DNA粗沉淀。他先向细胞中加入酸，然后再加入碱，使其脱离细胞质，随后开发出一套将DNA与其他蛋白质分离的方案。

继米歇尔开创性的研究之后，许多其他科学家也继续推进和发展DNA分离和纯化技术。蛋白质科学家埃德温·约瑟夫·科恩在二战期间开发了许多蛋白质纯化技术。他负责分离血浆中的血清白蛋白，这对于维持血管渗透压至关重要。这对于保障士兵的生命安全至关重要。

1953年，弗朗西斯·克里克与罗莎琳德·富兰克林和詹姆斯·沃森共同确定了DNA的结构，表明它由两条长链核苷酸组成。这一突破性发现为梅塞尔森和斯塔尔铺平了道路。他们在1958年的实验中证明了DNA的半保留复制，并由此开发出一种密度梯度离心法从大肠杆菌中分离DNA。

核酸提取技术

DNA 提取分为哪 4 个阶段？
所有提取方法都归结为相同的基本步骤。

细胞破碎。此阶段也称为细胞裂解，涉及分解细胞壁和/或细胞膜，以释放含有目的核酸的细胞内液。

去除不需要的碎片。这包括可能干扰下游应用的膜脂、蛋白质和其他不需要的核酸。

分离。有多种不同的方法可以从您创建的澄清裂解物中分离出感兴趣的核酸，主要分为两类：基于溶液或固态（参见下一节）。

浓缩。将核酸与所有其他污染物和稀释剂分离后，它们呈现在高浓度的洗脱液中。

两种提取类型
核酸提取有两种类型：溶液法和固态法。溶液法也称为化学提取法，因为它使用化学物质分解细胞并获取核酸物质。可以使用苯酚和氯仿等有机化合物，也可以使用危害较小、更推荐的无机化合物，例如蛋白酶K或硅胶。

分解细胞的不同化学提取方法的例子包括：

- 膜渗透性破裂

- 细胞壁的酶消化

- 膜溶解

- 使用清洁剂

- 经碱处理

固相萃取技术，又称机械方法，利用DNA与固体基质的相互作用。通过选择DNA能结合而分析物不能结合的珠子或分子，可以将两者分离。固相萃取技术的例子包括使用硅胶和磁珠。

磁珠提取讲解

磁珠提取法
利用磁珠进行提取的潜力首次在特雷弗·霍金斯（Trevor Hawkins）为怀特黑德研究所（Whitehead Institute）提交的美国专利中得到认可。该专利承认，可以通过将遗传物质结合到固体载体（可以是磁珠）上来提取遗传物质。其原理是使用一种高度功能化的磁珠，遗传物质会结合在其上，然后通过在盛有样品的容器外部施加磁力，将遗传物质从上清液中分离出来。

为什么要使用磁珠提取？
磁珠提取技术因其在快速高效提取过程中的潜力而日益普及。近年来，功能强大的磁珠及其合适的缓冲系统得到了发展，这使得核酸提取的自动化成为可能，并实现了资源节约和成本高效的工作流程。此外，磁珠提取方法无需离心步骤，而离心步骤会产生剪切力，从而破坏较长的DNA片段。这意味着较长的DNA链能够保持完整，这在基因组学检测中至关重要。