DNA 提取是許多分子生物學實驗中重要的第一步. 從醫學診斷到法醫學, 獲得高質量 DNA 對於成功的下游分析非常重要. 然而傳統的 DNA 提取方法可能很繁瑣, 耗時, 並要求使用有毒化學品.
這就是磁珠的魔力所在! 使用磁珠提取 DNA 有兩種方法, 一種是手動提取, 另一種方法是使用 核酸提取機.
繼續閱讀以了解這些工具及其在變革方面的超能力 DNA純化.
什麼是磁珠?
磁珠, 也稱為磁性粒子, 是由氧化鐵（如磁鐵礦）製成的小球形顆粒. 他們最重要的特點? 它們在磁場存在下變得有磁性. 這使得它們可以使用磁鐵輕鬆操縱和分離.
磁珠的一些主要優點:
- 超順磁性 – 這意味著它們在磁場中會強烈磁化，但一旦磁場移除就會很快失去磁化. 所以沒有結塊或聚集.
- 小型 –通常在納米到微米之間, 支持結合 DNA 的高表面積.
- 輕鬆分離 – 使用磁鐵有助於快速分離，無需離心.
- 自動化友好 – 磁力操縱非常適合自動化.
- 靈活性 – 許多表面修飾可實現不同生物分子的特異性.
這些特性使磁珠成為實驗室中分離和純化 DNA 的多功能工具. 但他們究竟是如何發揮魔力的? 繼續閱讀!
磁珠如何純化 DNA?
磁珠提供了 DNA 可以結合的固體表面, 允許與其他樣品成分分離. 這發生在三個主要階段:
裝訂
這一重要的第一步涉及在促進 DNA 吸附到磁珠表面的條件下將磁珠與 DNA 樣品一起孵育. 例如, 破壞氫鍵的離液鹽通常用於幫助 DNA 與二氧化矽包被的磁珠結合.
洗滌
DNA 固定在珠子上後, 可以使用磁鐵將它們隔離. 污染物和雜質留在溶液中並被簡單地沖走, 留下附著在磁珠上的干淨 DNA.
洗脫
最後, 純化的 DNA 在洗脫步驟中從珠子中釋放出來. 這通常使用低鹽緩衝液，導致 DNA 從珠子表面解離. 磁珠被拉走, 留下純粹, 濃縮溶液中的 DNA 用於下游分析.
結果? 快速地, 無需有機溶劑或乙醇沉澱的簡單 DNA 提取!
最常見的 DNA 純化磁珠類型有哪些?
現已市售多種不同性質的磁珠. 讓我們看一下一些最流行的選項:
二氧化矽包被磁珠
在氯化胍或碘化鈉等離液鹽存在的情況下，二氧化矽表面很容易結合 DNA. 洗滌去除污染物, DNA 很容易用水或低鹽緩衝液洗脫. 二氧化矽珠價格便宜，DNA 回收率高.
鏈黴親和素包被的磁珠
它們結合生物素化分子，如蛋白質, 脫氧核糖核酸, 和抗體. 它們通常用於固定生物素化寡核苷酸以捕獲目標 DNA. 鏈黴親和素包被的珠子具有低非特異性結合和快速結合動力學.
羧基包被磁珠
帶負電的羧基表面與生物分子（如蛋白質）上的帶正電基團強烈相互作用. 這允許選擇性富集含氨基分子，如 DNA. 羧基珠可用於酶或抗體的共價偶聯.
胺包被磁珠
這些通常用於 DNA 或寡核苷酸的共價偶聯, 提供自定義修改的表面. 胺珠具有低非特異性結合.
Protein A/G 磁珠
它們塗有重組蛋白 A 或蛋白 G, 結合抗體的 Fc 區. 該珠子可以選擇性地固定和純化抗體，用於免疫沉澱應用.
這種多樣化的磁珠為設計幾乎任何樣品類型的 DNA 提取純化方案提供了靈活性!
DNA純化磁珠有哪些應用?
磁珠流線型 DNA純化 在許多分子生物學技術中:
- DNA萃取 – 來自血液, 細胞培養, 組織, 植物, 土壤 – 你的名字!
- 質粒製備 – 快速隔離高質量 質粒DNA 來自細菌.
- 聚合酶鍊式反應 清理 – 去除底漆, 核苷酸, 和 PCR 產物中的酶.
- 尺寸選擇 – 分離 DNA 片段，例如為下一代測序準備樣本.
- 測序樣品製備 – 清理 Sanger 或 NGS 測序反應.
- DNA富集 – 選擇性純化目標 DNA 序列.
- 免疫沉澱 – 分離 DNA-蛋白質複合物.
- 細胞分離– 抗體包被的磁珠可以捕獲特定的細胞群，如循環腫瘤細胞.
使用磁珠提取 DNA 有什麼好處?
傳統的 DNA 提取涉及繁瑣的沉澱或柱分離步驟. 磁珠具有多種優勢:
簡單
磁珠上手輕而易舉. 它們的使用消除了多次離心或真空步驟, 冗長的協議, 和有害有機溶劑. 只需添加一個示例, 孵化珠子, 磁化的, 洗, 並洗脫 – 完畢!
速度
DNA 結合發生迅速. 與離心或過濾相比，磁力分離顯著加快了分離速度. 純化可在最短的時間內完成 10-15 分分鐘.
高恢復率
DNA 回收率始終保持較高水平 (通常 60-90%) 得益於優化的結合緩衝液和洗滌步驟.
可擴展性
磁分離技術很容易從單獨的製備擴展到高通量自動化格式，如 96 孔板.
低成本
磁性顆粒是旋轉柱或過濾系統的經濟替代品. 自動化友好的處理降低了勞動力成本.
DNA完整性
溫和純化可保持 DNA 大小和穩定性. 缺乏機械剪切力可防止長 DNA 片段的降解.
多功能性
多種珠子類型和表面化學性質可滿足不同的樣品類型和純化需求.
自動化
磁性操縱非常適合使用液體處理機器人和磁力分離器實現自動化. 這樣可以輕鬆進行高通量 DNA 提取.
這些優點使磁珠成為流線型的首選, 在許多實驗室和應用中進行高質量 DNA 提取!
磁珠 DNA 提取方案概述
現在我們已經介紹了磁珠 DNA 提取的基礎知識, 讓我們簡要介紹一下一般協議步驟:
- 細胞裂解 –使用物理破壞細胞, 化學, 或酶裂解. 這會將 DNA 釋放到溶液中.
- 裝訂 – 添加磁珠和結合緩衝液. 孵育使 DNA 吸附到磁珠上.
- 磁選 – 使用磁鐵分離珠子結合的 DNA 並去除上清液.
- 洗 – DNA 仍固定在珠子上, 用酒精洗滌緩衝液洗去污染物和雜質.
- 洗脫 –在低鹽洗脫緩衝液中重懸珠子，將純化的 DNA 釋放到溶液中.
- 磁選 – 再次磁化, 將含有純 DNA 的洗脫液轉移至新管中.
就是這樣! DNA 現已準備好用於 PCR 等下游應用, 定序, 基因分型, 和更多. 通過一些優化，使這個基本協議適應不同的樣本或吞吐量需求是很簡單的.
