RU2603098C1 - Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum - Google Patents

Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum Download PDF

Info

Publication number
RU2603098C1
RU2603098C1 RU2015152059/10A RU2015152059A RU2603098C1 RU 2603098 C1 RU2603098 C1 RU 2603098C1 RU 2015152059/10 A RU2015152059/10 A RU 2015152059/10A RU 2015152059 A RU2015152059 A RU 2015152059A RU 2603098 C1 RU2603098 C1 RU 2603098C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cdna
sorbent
dna
ethanol
solution containing
Prior art date
Application number
RU2015152059/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Сергеевич Морозкин
Павел Петрович Лактионов
Евгений Анатольевич Лехнов
Иван Андреевич Запорожченко
Валентин Викторович Власов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН)
Priority to RU2015152059/10A priority Critical patent/RU2603098C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603098C1 publication Critical patent/RU2603098C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6809Methods for determination or identification of nucleic acids involving differential detection

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to molecular biology and diagnostic medicine. Proposed is a method for extracting circulating DNA from plasma or blood serum. Method comprises treatment of the sample with isothiocyanate guanidine of equal amount of 0.5÷1.5 M, deposition of non-target polymers by addition of equal amount of the buffer solution containing 1 M of sodium acetate, pH 6.0, and 0.5-2.5 % octanoic acid, and centrifugation. Produced supernatant is added with 1/5 of the amount of 96 % ethanol and applied on a column with a glass-fibre sorbent. Sorbent is washed from ballast biopolymers and cDNK is eluted with water.
EFFECT: invention provides high output of cDNK.
3 cl, 1 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области молекулярной биологии и диагностической медицины и может быть использовано для выделения циркулирующих ДНК из плазмы или сыворотки крови.The invention relates to the field of molecular biology and diagnostic medicine and can be used to isolate circulating DNA from plasma or blood serum.

Анализ циркулирующих ДНК (цДНК) является перспективным направлением диагностики различных заболеваний, в том числе инфекционных, онкологических и патологий беременности. В последнее время проводится большое количество исследований, направленных на внедрение анализа цДНК в клиническую практику. Однако остается ряд неразрешенных проблем, затрудняющих создание и широкое использование тест-систем на основе циркулирующих нуклеиновых кислот крови. Большой влияние на чувствительность и специфичность методов анализа цДНК вносят такие ее особенности, как низкая концентрация в биологических жидкостях, низкое содержание опухолевой ДНК, а так же ее фрагментированность (1).Analysis of circulating DNA (cDNA) is a promising direction in the diagnosis of various diseases, including infectious, oncological and pathologies of pregnancy. Recently, a large number of studies have been conducted aimed at introducing cDNA analysis into clinical practice. However, a number of unresolved problems remain that make it difficult to create and widely use test systems based on circulating blood nucleic acids. A great influence on the sensitivity and specificity of cDNA analysis methods is made by its features such as low concentration in biological fluids, low content of tumor DNA, as well as its fragmentation (1).

Несмотря на достаточно большое количество работ по анализу ДНК в плазме или сыворотке, до сих не существует единого протокола пробоподготовки и выделения цДНК, что приводит к отсутствию сходимости результатов между различными лабораториями. Последние данные международного проекта SPIDIA (Standardisation and improvement of pre-analytical procedures for in vitro diagnostics) указывают на то, что создание единого протокола выделения цДНК требует большого внимания со стороны исследователей.Despite a fairly large number of studies on DNA analysis in plasma or serum, there is still no single protocol for sample preparation and isolation of cDNA, which leads to a lack of convergence of results between different laboratories. Recent data from the international project SPIDIA (Standardization and improvement of pre-analytical procedures for in vitro diagnostics) indicate that the creation of a single protocol for the isolation of cDNA requires a lot of attention from researchers.

Основным препятствием в выделении цДНК крови является высокое содержание в исходном материале биополимеров ненуклеотидной природы (белки, липопротеины, липиды и их комплексы), в том числе образующих прочные комплексы с ДНК, присутствие в них ингибиторов ферментов, используемых в последующем анализе (например, ПЦР), а также высокое содержание ферментов, расщепляющих нуклеиновые кислоты.The main obstacle to the isolation of blood cDNA is the high content in the starting material of non-nucleotide biopolymers (proteins, lipoproteins, lipids and their complexes), including those that form strong complexes with DNA, the presence of enzyme inhibitors used in the subsequent analysis (for example, PCR) as well as a high content of enzymes that break down nucleic acids.

Таким образом, получение высокоочищенных препаратов цДНК, пригодных для последующего анализа (ПЦР, микрочиповый анализ, полногеномное секвенирование) является актуальной проблемой в молекулярной биологии и диагностической медицине.Thus, obtaining highly purified cDNA preparations suitable for subsequent analysis (PCR, microarray analysis, genome-wide sequencing) is an urgent problem in molecular biology and diagnostic medicine.

В настоящее время существует несколько принципиально различных подходов к выделению ДНК из биологических образцов: способ ферментативного расщепления белков, органическая экстракция, экстракция с помощью силикатных сорбентов.Currently, there are several fundamentally different approaches to the extraction of DNA from biological samples: the method of enzymatic cleavage of proteins, organic extraction, extraction using silicate sorbents.

Способ ферментативного расщепления белков заключается в добавлении к препарату сериновой протеазы широкого спектра (протеиназы К), которая гидролизует пептидные связи, находящиеся рядом с карбоксильной группой алифатических и ароматических аминокислот (2). Однако такой способ не обеспечивает достаточную очистку препаратов нуклеиновых кислот от белков и других примесей, что затрудняет проведение дальнейших манипуляции с образцом. В частности, полученный раствор часто обладает не оптимальным для хранения ДНК значением pH, загрязнение образца продуктами неполного гидролиза часто приводит к деградации ДНК. Кроме того, неполная термоинактивация протеиназы К может приводить к ингибированию прохождения различных ферментативных реакций (например, ПЦР, бисульфитная конверсия), что может явиться причиной ложно отрицательных результатов исследований.The method of enzymatic cleavage of proteins consists in adding a broad spectrum serine protease (proteinase K) to the preparation, which hydrolyzes the peptide bonds located next to the carboxyl group of aliphatic and aromatic amino acids (2). However, this method does not provide sufficient purification of nucleic acid preparations from proteins and other impurities, which complicates further manipulation of the sample. In particular, the resulting solution often has a pH that is not optimal for DNA storage; contamination of the sample with products of incomplete hydrolysis often leads to DNA degradation. In addition, incomplete thermal inactivation of proteinase K can lead to inhibition of the passage of various enzymatic reactions (for example, PCR, bisulfite conversion), which can cause false negative research results.

В способе органической экстракции используют смесь фенола, хлороформа и изоамилового спирта для экстракции белков и других примесей ненуклеотидной природы из раствора ДНК. При добавлении смеси фенол/хлороформ к образцу происходит разделение фаз раствора на органическую (содержащую белки) и водную (содержащую нуклеиновые кислоты). В дальнейшем ДНК из водной фазы извлекают путем спиртовой преципитации (3). К недостаткам данного способа относятся трудоемкость, длительное время обработки образца, высокие требования к квалификации персонала. Кроме того, при использовании способа органической экстракции образуются токсичные отходы, которые должны подвергаться специальной утилизации. Все это делает способ неприменимым для работы с большим количеством образцов, а значит, применением в рутинной клинической практике.The organic extraction method uses a mixture of phenol, chloroform and isoamyl alcohol to extract proteins and other impurities of a non-nucleotide nature from a DNA solution. When a phenol / chloroform mixture is added to the sample, the phases of the solution are separated into organic (containing proteins) and aqueous (containing nucleic acids). Subsequently, DNA is extracted from the aqueous phase by alcohol precipitation (3). The disadvantages of this method include the complexity, the long processing time of the sample, high requirements for the qualifications of personnel. In addition, when using the organic extraction method, toxic waste is generated, which must be subjected to special disposal. All this makes the method inapplicable for working with a large number of samples, and therefore, application in routine clinical practice.

Способы выделения цДНК с использованием силикатных сорбентов основаны на способности силикатных сорбентов связывать молекулы нуклеиновых кислот в присутствии хаотропных агентов. Хаотропные агенты (напрмер, гуанидина хлорид) способны разрушить гидратную оболочку нуклеиновой кислоты, что приводит к эффективному связыванию нуклеиновых кислот с поверхностью силикатного сорбента. Процесс сорбции ДНК на силикатных носителях идет наиболее активно при значениях pH около 5 и высокой ионной силе раствора (4). После сорбции, ДНК подвергают промывке и последующей элюции раствором с низкой ионной силой. Способ, основанный на сорбции ДНК на силикатных сорбентах, имеет несколько различных форматов: суспензионный (метод «glass-milk», сорбент на поверхности ферро-магнитных микросфер) и в виде твердой матрицы (микроколонки).Methods of isolating cDNA using silicate sorbents are based on the ability of silicate sorbents to bind nucleic acid molecules in the presence of chaotropic agents. Chaotropic agents (for example, guanidine chloride) can destroy the hydration shell of a nucleic acid, which leads to the effective binding of nucleic acids to the surface of a silicate sorbent. The process of DNA sorption on silicate carriers proceeds most actively at pH values of about 5 and a high ionic strength of the solution (4). After sorption, the DNA is washed and subsequently eluted with a solution of low ionic strength. The method based on sorption of DNA on silicate sorbents has several different formats: suspension (glass-milk method, sorbent on the surface of ferromagnetic microspheres) and in the form of a solid matrix (microcolumns).

На рынке доступны несколько коммерческих наборов для выделения цДНК. Наиболее популярными среди исследователей являются наборы фирмы Qiagen: QIAamp DNA Blood Mini Kit и QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (3). В результате большого количества проведенных исследований были накоплены данные о существенных недостатках этих наборов. Например, в работе (5) было показано, что использование набора QIAamp DNA Blood Mini Kit для выделения ДНК из плазмы крови приводило к уменьшению эффективности выделения ДНК два раза по сравнению с фенольной экстракцией. Низкая эффективность выделения связана со сниженной эффективностью связывания сорбентом фрагментов ДНК<200 п.н., а также недостаточно эффективной элюцией нуклеиновой кислоты с сорбента.Several commercial cDNA isolation kits are available on the market. The most popular among researchers are the Qiagen kits: QIAamp DNA Blood Mini Kit and QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (3). As a result of a large number of studies, data were collected on the significant shortcomings of these kits. For example, it was shown in (5) that the use of the QIAamp DNA Blood Mini Kit for DNA extraction from blood plasma led to a decrease in DNA extraction efficiency by a factor of two compared to phenolic extraction. Low efficiency of isolation is associated with reduced efficiency of binding of DNA fragments <200 bp by the sorbent, as well as insufficiently effective elution of the nucleic acid from the sorbent.

Эффективное выделение коротких фрагментов цДНК с длиной менее 200 п. н. является отдельной актуальной задачей. По последним данным именно эта фракция цДНК является целевой для анализа, то есть фракция коротких ДНК содержит наибольшее количество ДНК-мишеней (опухолеспецифичная ДНК, плодная ДНК).Effective isolation of short fragments of cDNA with a length of less than 200 bp is a separate urgent task. According to the latest data, it is this fraction of cDNA that is targeted for analysis, that is, the fraction of short DNA contains the largest number of target DNA (tumor-specific DNA, fetal DNA).

Наиболее близким к предлагаемому способу - прототипом, является способ выделения цДНК, заключающийся в следующем. К 200 мкл плазмы крови здоровых доноров добавляли равный объем буфера для очистки (1 М NaCl, 10mM Tris-HCl, pH 8.2, 25 мМ EDTA pH 8.0, 2% SDS). Полученную смесь перемешивали и инкубировали 2 часа при 56°C. Затем к смеси добавляли 200 мкл 6 М NaCl, инкубировали 1 час при комнатной температуре. Смесь центрифугировали 15 мин при 16.000g, супернатант переносили в новую пробирку и добавляли 2 объема 96% этанола. Пробирку инкубировали 20 мин при -20°C и центрифугировали 15 мин при 16.000g. Супернатант удаляли, осадок промывали 70% этанолом, сушили на воздухе и растворяли в 120 мкл воды (6). Выход цДНК составлял не более 70%.Closest to the proposed method, the prototype, is a method for the isolation of cDNA, which consists in the following. An equal volume of purification buffer (1 M NaCl, 10 mM Tris-HCl, pH 8.2, 25 mM EDTA pH 8.0, 2% SDS) was added to 200 μl of healthy donor blood plasma. The resulting mixture was stirred and incubated for 2 hours at 56 ° C. Then 200 μl of 6 M NaCl was added to the mixture, incubated for 1 hour at room temperature. The mixture was centrifuged for 15 min at 16,000 g, the supernatant was transferred to a new tube and 2 volumes of 96% ethanol were added. The tube was incubated for 20 min at -20 ° C and centrifuged for 15 min at 16.000g. The supernatant was removed, the precipitate was washed with 70% ethanol, dried in air and dissolved in 120 μl of water (6). The yield of cDNA was not more than 70%.

Недостатками прототипа являются недостаточный выход и низкая степень очистки цДНК (содержание ингибиторов ПЦР), низкая воспроизводимость, а также длительность и необходимость наличия персонала высокой квалификации.The disadvantages of the prototype are insufficient yield and low degree of purification of cDNA (the content of PCR inhibitors), low reproducibility, as well as the duration and need for highly qualified personnel.

Задачей изобретения является повышение эффективности выделения цДНК, в том числе коротких фрагментов с длиной менее 200 п.н., из плазмы или сыворотки крови.The objective of the invention is to increase the efficiency of isolation of cDNA, including short fragments with a length of less than 200 bp, from plasma or blood serum.

Технический результат: повышение выхода целевого продукта, сокращение материальных и временных затрат на выделение цДНК.Effect: increase the yield of the target product, reducing material and time costs for the allocation of cDNA.

Поставленная задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующем.The problem is achieved by the proposed method, which consists in the following.

К образцу плазмы крови последовательно добавляют равный объем денатурирующего раствора, содержащего 0,5-1,5 М гуанидин изотиоцианат, затем добавляют равный объем буфера для осаждения, содержащего в конечных концентрациях 1 М натрия ацетат pH 6.0, и 0,5-2,5% октановую кислоту. Смесь перемешивают, инкубируют в течение 3-5 минут при комнатной температуре и центрифугируют при 9.000-16.000g. В полученный супернатант добавляют 1/5 объема 96% этанола и наносят на колонку со стекловолокнистым сорбентом «Биосилика» (BioSilica Ltd, Россия) методом вакуумной фильтрации или центрифугированием. Сорбент промывают от примесей биополимеров ненуклеотидной природы сначала буферным раствором, содержащим 0,5 М гуанидин изотиоцианат, 10 мМ Трис-ацетат pH 6.5, 20% этанол, а затем буферным раствором, содержащим 10 мМ Tris-HCl pH 7.5, 0,1 М NaCl, 75% этанол. Элюцию ДНК с сорбента осуществляют стерильной водой.An equal volume of a denaturing solution containing 0.5-1.5 M guanidine isothiocyanate is successively added to a blood plasma sample, then an equal volume of a precipitation buffer containing at a final concentration of 1 M sodium acetate pH 6.0, and 0.5-2.5 % octanoic acid. The mixture is stirred, incubated for 3-5 minutes at room temperature and centrifuged at 9.000-16.000g. 1/5 volume of 96% ethanol is added to the obtained supernatant and applied to a column with a biosilica fiberglass sorbent (BioSilica Ltd, Russia) by vacuum filtration or centrifugation. The sorbent is washed from impurities of non-nucleotide biopolymers, first with a buffer solution containing 0.5 M guanidine isothiocyanate, 10 mM Tris-acetate pH 6.5, 20% ethanol, and then with a buffer solution containing 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 0.1 M NaCl 75% ethanol. Elution of DNA from the sorbent is carried out with sterile water.

Определяющими отличительными признаками предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, являются:The defining hallmarks of the proposed method, compared with the prototype, are:

1. ДНК-содержащие комплексы в составе образца плазмы или сыворотки денатурируют раствором, содержащим 0,5-1,5 М гуанидин изотиоцианат, что позволяет создать условия для последующей эффективной диссоциации ДНК из нуклеопротеиновых комплексов и сократить время выделения.1. DNA-containing complexes in the composition of a plasma or serum sample are denatured with a solution containing 0.5-1.5 M guanidine isothiocyanate, which allows creating conditions for the subsequent effective dissociation of DNA from nucleoprotein complexes and shortening the isolation time.

2. Осаждение нецелевых биополимеров осуществляют буферным раствором, содержащим 1 М натрия ацетат pH 6.0 и 0,5-2,5% октановую кислоту с последующим центрифугированием, что позволяет дополнительно выделить цДНК из нуклеопротеиновых комплексов, осадить нецелевые биополимеры и, в результате, повысить выход целевого продукта.2. The precipitation of non-target biopolymers is carried out with a buffer solution containing 1 M sodium acetate pH 6.0 and 0.5-2.5% octanoic acid, followed by centrifugation, which allows additional isolation of cDNA from nucleoprotein complexes, precipitate non-target biopolymers and, as a result, increase the yield target product.

3. К полученному супернатанту добавляют 1/5 объема 96% этанола, что позволяет повысить эффективность связывания цДНК с сорбентом, а также способствует денатурации оставшихся белков и липопротеинов, дополнительной диссоциации нуклеопротеиновых комплексов. Это способствует обогащению по содержанию в препарате малых фрагментов цДНК, увеличивает чистоту и выход продукта.3. 1/5 volume of 96% ethanol is added to the obtained supernatant, which improves the efficiency of binding of cDNA to the sorbent, and also contributes to the denaturation of the remaining proteins and lipoproteins, additional dissociation of nucleoprotein complexes. This contributes to the enrichment of the content of small fragments of cDNA in the preparation, increases the purity and yield of the product.

4. Отмывку сорбента от несвязавшихся биополимеров осуществляют последовательно сначала буферным раствором, содержащим 0,5 М гуанидин изотиоцианат, 10 мМ Трис-ацетат, pH 6.5, 20% этанол, а затем буферным раствором, содержащим 10 мМ Tris-HCl pH 7.5, 0,1 М NaCl, 75% этанол, что обеспечивает эффективное удаление примесей ненуклеотидной природы с поверхности сорбента и повышает чистоту получаемого препарата ДНК.4. The washing of the sorbent from unbound biopolymers is carried out sequentially first with a buffer solution containing 0.5 M guanidine isothiocyanate, 10 mM Tris-acetate, pH 6.5, 20% ethanol, and then with a buffer solution containing 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 0, 1 M NaCl, 75% ethanol, which ensures the effective removal of non-nucleotide impurities from the surface of the sorbent and increases the purity of the resulting DNA preparation.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет быстро и эффективно выделять цДНК из плазмы или сыворотки крови.Thus, the proposed method allows you to quickly and efficiently isolate cDNA from plasma or blood serum.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения способа.The invention is illustrated by the following examples of specific performance of the method.

Пример 1. Выделение цДНК из плазмы крови.Example 1. Isolation of cDNA from blood plasma.

Выделение цДНК из плазмы крови 10 здоровых доноров проводили с использованием способа-прототипа и предлагаемого способа. Согласно методике способа-прототипа к 200 мкл плазмы крови здоровых доноров добавляли равный объем буфера для очистки (1 М NaCl, 10 mM Tris-HCl, pH 8.2, 25 мМ EDTA рН 8.0, 2% SDS). Полученную смесь перемешивали и инкубировали 2 часа при 56°C. Затем к смеси добавляли 200 мкл 6 М NaCl, инкубировали 1 час при комнатной температуре. Смесь центрифугировали 15 мин при 16.000g, супернатант переносили в новую пробирку и добавляли 2 объема 96% этанола. Пробирку инкубировали 20 мин при -20°C и центрифугировали 15 мин при 16.000g. Супернатант удаляли, осадок промывали 70% этанолом, сушили на воздухе и растворяли в 120 мкл воды.Isolation of cDNA from blood plasma of 10 healthy donors was performed using the prototype method and the proposed method. According to the method of the prototype method, an equal volume of purification buffer (1 M NaCl, 10 mM Tris-HCl, pH 8.2, 25 mm EDTA pH 8.0, 2% SDS) was added to 200 μl of healthy donor blood plasma. The resulting mixture was stirred and incubated for 2 hours at 56 ° C. Then 200 μl of 6 M NaCl was added to the mixture, incubated for 1 hour at room temperature. The mixture was centrifuged for 15 min at 16,000 g, the supernatant was transferred to a new tube and 2 volumes of 96% ethanol were added. The tube was incubated for 20 min at -20 ° C and centrifuged for 15 min at 16.000g. The supernatant was removed, the precipitate was washed with 70% ethanol, dried in air and dissolved in 120 μl of water.

Согласно предлагаемому способу к 200 мкл плазмы крови здоровых доноров добавляли 200 мкл денатурирующего раствора, содержащего 0,5 М гуанидин изотиоцианат. Затем добавляли 200 мкл буфера для осаждения, содержащего в конечной концентрации 1 М ацетат натрия рН 6.0 и 0,5% октановую кислоту. После добавления каждого реагента перемешивали раствор на встряхивателе в течение 3-5 секунд, полученный раствор инкубировали в течение 5 минут при комнатной температуре и осаждали получившийся преципитат центрифугированием при 16.000g (Thermo Scientific, США) в течение 3-х минут. К полученному супернатанту добавляли 1/5 объема 96% этанола. Супернатант наносили на колонку производства ООО «БиоСилика», представляющую собой пластиковую емкость цилиндрической формы, закрывающуюся крышкой, с отверстием в конусном дне, на котором находится 10-15 мг стекловолокнистого сорбента, состоящего из волокон щелочного стекла, диаметр которых составляет 0,4-1 микрон. Для нанесения супернатанта использовали центрифугу (Thermo Scientific, США) при 400g. Сорбент промывали 300 мкл буфера, содержащего 0,5 М гуанидин изотиоцианат, 10 мМ Трис-ацетат рН 6.5, 20% этанол. Затем сорбент промывали 300 мкл буфера, содержащего 10 мМ Трис-HCl рН 7.5, 0,1 М NaCl, 75% этанол и элюировали ДНК добавлением 120 мкл воды (центрифугированием при 400g, 1 мин, 20 сек при 16.200g).According to the proposed method, 200 μl of a denaturing solution containing 0.5 M guanidine isothiocyanate was added to 200 μl of blood plasma of healthy donors. Then 200 μl of precipitation buffer was added, containing at a final concentration of 1 M sodium acetate pH 6.0 and 0.5% octanoic acid. After adding each reagent, the solution was mixed on a shaker for 3-5 seconds, the resulting solution was incubated for 5 minutes at room temperature, and the resulting precipitate was precipitated by centrifugation at 16.000g (Thermo Scientific, USA) for 3 minutes. 1/5 volume of 96% ethanol was added to the obtained supernatant. The supernatant was applied to a column manufactured by BioSilika LLC, which is a cylindrical-shaped plastic container with a lid and a hole in the conical bottom, on which 10-15 mg of a fiberglass sorbent consisting of alkali glass fibers with a diameter of 0.4-1 micron. A centrifuge (Thermo Scientific, USA) at 400 g was used to apply the supernatant. The sorbent was washed with 300 μl of buffer containing 0.5 M guanidine isothiocyanate, 10 mm Tris-acetate pH 6.5, 20% ethanol. Then the sorbent was washed with 300 μl of buffer containing 10 mM Tris-HCl pH 7.5, 0.1 M NaCl, 75% ethanol and the DNA was eluted by adding 120 μl of water (centrifugation at 400g, 1 min, 20 sec at 16.200g).

Концентрацию цДНК, выделенной разными способами, определяли с помощью количественной ПЦР на L1 элементы (7).The concentration of cDNA isolated by different methods was determined using quantitative PCR on L1 elements (7).

Результаты исследования представлены в таблице 1.The results of the study are presented in table 1.

Как видно из таблицы 1, использование предлагаемого способа выделения цДНК из плазмы крови позволяет увеличить выход цДНК в среднем на 31%. При этом, экономия времени составляет около 3 часов. Данный пример иллюстрирует возможность использования разработанного способа в клинических лабораториях, применяющих поточные методы с высокой воспроизводимостью.As can be seen from table 1, the use of the proposed method for the isolation of cDNA from blood plasma can increase the yield of cDNA by an average of 31%. At the same time, saving time is about 3 hours. This example illustrates the possibility of using the developed method in clinical laboratories using in-line methods with high reproducibility.

Пример 2. Выделение цДНК из сыворотки крови.Example 2. Isolation of cDNA from blood serum.

Для оценки эффективности выделения коротких фрагментов цДНК проводили выделение ДНК из сыворотки 10 здоровых доноров с использованием предлагаемого способа, способа-прототипа и коммерческого набора QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (Qiagen).To evaluate the efficiency of isolation of short fragments of cDNA, DNA was extracted from the serum of 10 healthy donors using the proposed method, prototype method, and commercial QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit (Qiagen).

Для этого к 1 мл сыворотки крови добавляли 1 мл денатурирующего раствора, содержащего 1,5 М гуанидин изотиоцианат. Затем добавляли 1 мл буфера для осаждения, содержащего в конечной концентрации 1 М ацетат натрия рН 6.0 и 2,5% октановую кислоту. После добавления каждого реагента перемешивали раствор на встряхивателе в течение 3-5 секунд, полученный раствор инкубировали в течение 3 минут при комнатной температуре и осаждали получившийся преципитат центрифугированием при 9.000g в течение 3-х минут. К полученному супернатанту добавляли 1/5 объема 96% этанола. Супернатант наносили на колонку производства ООО «БиоСилика» с использованием центрифуги (Thermo Scientific, США) при 400g. Промывку сорбента и элюцию ДНК проводили, как указано в примере 1.To this end, 1 ml of a blood serum was added with 1 ml of a denaturing solution containing 1.5 M guanidine isothiocyanate. Then, 1 ml of precipitation buffer was added, containing at a final concentration of 1 M sodium acetate pH 6.0 and 2.5% octanoic acid. After adding each reagent, the solution was mixed on a shaker for 3-5 seconds, the resulting solution was incubated for 3 minutes at room temperature, and the resulting precipitate was precipitated by centrifugation at 9.000g for 3 minutes. 1/5 volume of 96% ethanol was added to the obtained supernatant. The supernatant was applied to a column manufactured by BioSilica LLC using a centrifuge (Thermo Scientific, USA) at 400g. Washing of the sorbent and elution of the DNA was carried out as described in example 1.

Выделение цДНК с использованием способа-прототипа проводили аналогично примеру 1.Isolation of cDNA using the prototype method was carried out analogously to example 1.

Все операции выделения цДНК коммерческим набором QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit выполняли, как рекомендовано производителем.All cDNA isolation operations with the commercial QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit were performed as recommended by the manufacturer.

Концентрацию цДНК, выделенной разными способами, определяли с помощью количественной ПЦР на L1 элементы (7). Распределение длин фрагментов выделенной ДНК определяли с использованием системы электрофоретического анализа нуклеиновых кислот на микрочипах Bioanalyzer 2100 (Agilent).The concentration of cDNA isolated by different methods was determined using quantitative PCR on L1 elements (7). The length distribution of fragments of the extracted DNA was determined using the electrophoretic analysis of nucleic acids on Bioanalyzer 2100 microarrays (Agilent).

Результаты сравнения эффективности выделения цДНК с использованием разных способов представлены в таблице 2.The results of comparing the efficiency of isolation of cDNA using different methods are presented in table 2.

Как видно из таблицы 2, использование предлагаемого способа выделения цДНК из сыворотки крови позволяет увеличить выход цДНК в среднем на 28%.As can be seen from table 2, the use of the proposed method for the isolation of cDNA from blood serum can increase the yield of cDNA by an average of 28%.

Результаты исследования распределения длин фрагментов цДНК, выделенной разными способами, представлена на фиг. 1. Из полученных данных следует, что разработанный способ позволяет более эффективно выделять низкомолекулярную ДНК (короткие фрагменты ДНК с длиной менее 200 п.н.), по сравнению с набором QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit.The results of studying the distribution of the lengths of cDNA fragments isolated by different methods are presented in FIG. 1. From the obtained data it follows that the developed method allows more efficient to isolate low molecular weight DNA (short DNA fragments with a length of less than 200 bp), compared with the QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit.

Использование предлагаемого способа позволит повысить эффективность выделения цДНК из плазмы или сыворотки крови, увеличить выход цДНК в среднем на 28-31%, сократить время выделения цДНК на 3 часа.Using the proposed method will improve the efficiency of isolation of cDNA from plasma or blood serum, increase the yield of cDNA on average by 28-31%, reduce the time of isolation of cDNA by 3 hours.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Источники информацииInformation sources

1. Fleischhacker, М., Schmidt, В., Circulating nucleic acids (CNAs) and cancer-a survey. Biochim. Biophys. Acta, 2007. 1775(1): p. 181-232.1. Fleischhacker, M., Schmidt, B., Circulating nucleic acids (CNAs) and cancer-a survey. Biochim. Biophys. Acta, 2007.1775 (1): p. 181-232.

2. Loayza M.F., Villavicencio F.X., Santander S.C.,

Figure 00000003
M., Ponce L.K., Salvador I., Vivar
Figure 00000004
N. Improved method for extraction and detection of Helicobacter pylori DNA in formalin-fixed paraffin embedded gastric biopsies using laser micro-dissection. MethodsX. 2014. p. 1-7.2. Loayza MF, Villavicencio FX, Santander SC,
Figure 00000003
M., Ponce LK, Salvador I., Vivar
Figure 00000004
N. Improved method for extraction and detection of Helicobacter pylori DNA in formalin-fixed paraffin embedded gastric biopsies using laser micro-dissection. MethodsX. 2014. p. 1-7.

3. Xue X., Teare M.D., Holen I., Zhu Y.M., Woll P.J. Optimizing the yield and utility of circulating cell-free DNA from plasma and serum. Clin Chim Acta. 2009. 404. P. 100-104.3. Xue X., Teare M.D., Holen I., Zhu Y.M., Woll P.J. Optimizing the yield and utility of circulating cell-free DNA from plasma and serum. Clin Chim Acta. 2009. 404. P. 100-104.

4. Parida, S.K., et al., Adsorption of organic molecules on silica surface. Adv. Colloid Interface Sri., 2006. 121(1-3): p. 77-110.4. Parida, S.K., et al., Adsorption of organic molecules on silica surface. Adv. Colloid Interface Sri., 2006.121 (1-3): p. 77-110.

5. Schmidt, В., et al., Improved method for isolating cell-free DNA. Clin Chem, 2005. 51(8): p. 1561-1563.5. Schmidt, B., et al., Improved method for isolating cell-free DNA. Clin Chem, 2005.51 (8): p. 1561-1563.

6. Davoudi, A., et al., Evaluation of two DNA extraction methods from maternal plasma for using in non-invasive bovine fetus gender determination. Iran J Reprod Med, 2012. 10(6): p. 523-530.6. Davoudi, A., et al., Evaluation of two DNA extraction methods from maternal plasma for using in non-invasive bovine fetus gender determination. Iran J Reprod Med, 2012.10 (6): p. 523-530.

7. Morozkin E.S., Babochkina T.I., Vlassov V.V., Laktionov P.P. The effect of protein transport inhibitors on the production of extracellular DNA. // Ann N.Y. Acad. Sci. - 2008. - V. 1137. - P. 31-35.7. Morozkin E.S., Babochkina T.I., Vlassov V.V., Laktionov P.P. The effect of protein transport inhibitors on the production of extracellular DNA. // Ann N.Y. Acad. Sci. - 2008. - V. 1137. - P. 31-35.

Claims (3)

1. Способ выделения цДНК из плазмы или сыворотки крови, включающий обработку образца денатурирующим буферным раствором, осаждение нецелевых биополимеров с последующим инкубированием и центрифугированием смеси и отделением супернатанта, добавление к последнему спирта с последующим выделением и очисткой целевого продукта, отличающийся тем, что образец обрабатывают равным объемом денатурирующего буферного раствора, содержащего 0,5÷1,5 М гуанидин изотиоцианата, осаждают нецелевые биополимеры добавлением равного объема буферного раствора, содержащего 1 М натрия ацетат, рН 6.0, и 0,5-2,5% октановую кислоту, к полученному супернататанту добавляют 1/5 объема 96% этанола и наносят на колонку со стекловолокнистым сорбентом, а отмывку сорбента от несвязавшихся биополимеров осуществляют сначала буферным раствором, содержащим 0,5 М гуанидин изотиоцианата, 10 мМ Трис-ацетат рН 6.5, 20% этанол, а затем буферным раствором, содержащим 10 мМ Трис-HCl рН 7.5, 0,1 M NaCl, 75% этанол.1. A method of isolating cDNA from plasma or blood serum, including treating the sample with denaturing buffer solution, precipitating non-targeted biopolymers, followed by incubating and centrifuging the mixture and separating the supernatant, adding alcohol to the latter, followed by isolation and purification of the target product, characterized in that the sample is treated equal volume of denaturing buffer solution containing 0.5 ÷ 1.5 M guanidine isothiocyanate, non-target biopolymers are precipitated by adding an equal volume of buffer solution containing 1 M sodium acetate, pH 6.0, and 0.5-2.5% octanoic acid, 1/5 volume of 96% ethanol is added to the obtained supernatant and applied to a column with a fiberglass sorbent, and the sorbent is washed from unbound biopolymers first with buffer a solution containing 0.5 M guanidine isothiocyanate, 10 mm Tris-acetate pH 6.5, 20% ethanol, and then a buffer solution containing 10 mm Tris-HCl pH 7.5, 0.1 M NaCl, 75% ethanol. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для выделения цДНК используют колонки со стекловолокнистым сорбентом производства ООО «БиоСилика».2. The method according to p. 1, characterized in that for the isolation of cDNA using columns with fiberglass sorbent produced by LLC BioSilica. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь инкубируют при комнатной температуре в течение 3-5 минут и центрифугируют при 9000-16000g. 3. The method according to p. 1, characterized in that the mixture is incubated at room temperature for 3-5 minutes and centrifuged at 9000-16000g.
RU2015152059/10A 2015-12-04 2015-12-04 Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum RU2603098C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152059/10A RU2603098C1 (en) 2015-12-04 2015-12-04 Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015152059/10A RU2603098C1 (en) 2015-12-04 2015-12-04 Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603098C1 true RU2603098C1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57760253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015152059/10A RU2603098C1 (en) 2015-12-04 2015-12-04 Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603098C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108486099A (en) * 2018-02-01 2018-09-04 北京爱普拜生物技术有限公司 The extracts kit and method of Circulating DNA in a kind of blood plasma

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2272072C1 (en) * 2004-08-26 2006-03-20 Павел Петрович Лактионов Method for isolation of nucleic acids
RU2372405C1 (en) * 2008-08-04 2009-11-10 Павел Петрович Лактионов Method of extracting extracellular deoxyribonucleic acid from blood
RU2554746C1 (en) * 2014-05-21 2015-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЦСБ Геномика" (ООО "ЦСБ Геномика") Method of obtaining overall fraction of extracellular nucleic acids from blood

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2272072C1 (en) * 2004-08-26 2006-03-20 Павел Петрович Лактионов Method for isolation of nucleic acids
RU2372405C1 (en) * 2008-08-04 2009-11-10 Павел Петрович Лактионов Method of extracting extracellular deoxyribonucleic acid from blood
RU2554746C1 (en) * 2014-05-21 2015-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЦСБ Геномика" (ООО "ЦСБ Геномика") Method of obtaining overall fraction of extracellular nucleic acids from blood

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tamkovich S. ET AL, Simple and rapid procedure suitable for quantitative isolation of low and high molecular weight extracellular nucleic acids.//Nucleosides, Nucleotides&Nucleic acids, 2004, 23, 873-877. *
РЫКОВА Е.Ю. И ДР., Циркулирующие внеклеточные ДНК и РНК крови в диагностике опухолей молочной железы.//Биомедицинская химия, 2008, 54, вып.1, с.94-103. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108486099A (en) * 2018-02-01 2018-09-04 北京爱普拜生物技术有限公司 The extracts kit and method of Circulating DNA in a kind of blood plasma

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6689251B2 (en) Method for isolating RNA in high yield
JP5954808B2 (en) Method for isolating specific genomic regions using endogenous DNA sequence specific binding molecules
JP5576363B2 (en) Method for isolating short-chain nucleic acids
CN103443275B (en) The method of spermanucleic acid is reclaimed by forensic samples
WO2011100458A2 (en) Methods for fractionating and processing microparticles from biological samples and using them for biomarker discovery
CN103789297A (en) Nucleic acid rapid-purifying method and kit
US8481262B2 (en) Method for enriching and/or separating prokaryotic DNA using a protein that specifically bonds to unmethylated DNA containing CpG-motifs
JP2012511145A (en) Parallel extraction of various biomolecules from formalin-fixed tissue
JP2006311803A (en) Method for purifying nucleic acid and tool for purifying nucleic acid
US20120196285A1 (en) Methods for Enriching Microparticles or Nucleic Acids Using Binding Molecules
TWI407994B (en) Method, agent, and kit for isolating nucleic acids
Husseini et al. Comprehensive review of transcriptomics (RNAs) workflows from blood specimens
EP4163371A1 (en) Nucleic acid extraction method and application
CN113637668A (en) Kit for simultaneously extracting pathogenic bacteria DNA of blood plasma and blood cells and application thereof
RU2603098C1 (en) Method for extracting circulating dna from plasma or blood serum
JP2021518157A (en) Method for extracting nucleic acid
CN102115739B (en) Method, reagent and kit for separating nucleic acids
US20170121705A1 (en) Methods and kits for nucleic acid isolation
KR20050057152A (en) Method of enriching procaryotic dna
JPWO2015159979A1 (en) Method for recovering short-chain nucleic acids
RU2637360C1 (en) Method of dna purification from paraffin blocks with histological biomaterial
CN116376896A (en) Kit for extracting plasma free DNA, preparation method and extraction method
US20130052647A1 (en) Methods for fractionating and processing microparticles from biological samples and using them for biomarker discovery
MX2009000122A (en) A method of modifying a macromolecule without prior extraction from a sample.
KR101839347B1 (en) Method for removing impurity proteins in exosome-included samples using carbon beads

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20171016

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191205