CN117701554A - 核酸提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核酸提取方法,涉及生物技术领域。本发明提供的核酸提取方法,采用磁珠法提取核酸,所述磁珠法采用粒径分布在100‑1000nm范围的磁珠混合物,且磁珠粒径不唯一。经发明人研究发现,核酸会被由于保存不当等多种原引起降解,使得核酸的片段会从几十bp‑几万bp不等,而使用单一粒径的磁珠比较会有倾向性,有些会吸附到大片段的基因组DNA和少量的降解片段,有些更倾向于吸附短片段,而本发明提供的核酸提取方法,选用多分散不同粒径超顺磁性磁珠颗粒,通过不同粒径的多分散超顺磁性磁珠颗粒的组合使用,对不同大小的核酸片段均可瞬时捕获,可极大的提高磁珠对于核酸的提取效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其是涉及一种核酸提取方法。
背景技术
核酸是遗传信息的载体,是最重要的生物信息分子,是分子生物学研究的主要对象,因此,核酸的提取是分子生物学实验技术中最重要,也是最基础的技术。
目前核酸的提取方法包括酚氯仿抽提法、盐析法、硅胶柱纯化、磁珠法等,其中磁珠法核酸纯化技术是一种较为常见的核酸的提取方法,利用氧化硅纳米微球的磁性,在外加磁场的作用下,能够与核酸分子特异性地识别和高效结合,进而实现血液、动物组织、粪便、病原微生物等样本中DNA和RNA的分离。
然而,目前磁珠法核酸纯化技术仍然存在一些问题,如核酸提取纯化耗时长,核酸提取效率低,核酸提取率低,不能满足在群体性疾病爆发时期对于核酸快速提取检测的需求。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核酸提取方法,以解决上述问题中的至少一种。
第一方面,本发明提供了一种核酸提取方法,采用磁珠法提取核酸,所述磁珠法采用粒径分布在100-1000nm范围的磁珠混合物,且磁珠粒径不唯一。
作为进一步技术方案,所述磁珠混合物包括粒径为190-210nm的磁珠、粒径为590-610mm的磁珠和粒径为980-1000nm的磁珠。
作为进一步技术方案,所述磁珠混合物包括粒径为200nm的磁珠、粒径为600mm的磁珠和粒径为1000nm的磁珠。
作为进一步技术方案,样品包括病毒样品或石蜡包埋组织样品;
所述磁珠包括硅羟基磁珠或羧基磁珠中的至少一种。
作为进一步技术方案,磁珠法提取核酸过程中,裂解步骤的加热方式为采用高于裂解温度18-22℃的温度将溶液加热至裂解温度。
作为进一步技术方案,所述裂解温度为53-58℃;
所述加热的时间为2.8-3.2min。
作为进一步技术方案,磁珠结合核酸后,将磁珠收集装置从裂解后溶液的液面间歇式移动至底部,洗脱后得到核酸;所述间歇式移动的方式包括:磁珠收集装置每移动3-4mm后间歇5-10s,直至移动至所述裂解后溶液的底部,间歇后结束。
作为进一步技术方案,所述磁珠法提取核酸在深孔板上完成;
完成洗脱步骤的洗脱孔的下部的孔径较磁珠吸附装置的直径大0.5-3mm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
经发明人研究发现,核酸会被由于保存不当等多种原引起降解,使得核酸的片段会从几十bp-几万bp不等,而使用单一粒径的磁珠比较会有倾向性,有些会吸附到大片段的基因组DNA和少量的降解片段,有些更倾向于吸附短片段,基于此,本发明提供的核酸提取方法,选用多分散不同粒径超顺磁性磁珠颗粒,颗粒大小从100nm-1000nm不等,通过不同粒径的多分散超顺磁性磁珠颗粒的组合使用,对不同大小的核酸片段均可瞬时捕获,可极大的提高磁珠对于核酸的提取效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的电泳结果;
图2为实施例3提供的深孔板结构。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施方式和实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面,本发明提供了一种核酸提取方法,采用磁珠法提取核酸,磁珠法核酸提取一般可以分为四步:裂解——结合——洗涤——洗脱;
所述磁珠法采用粒径分布在100-1000nm范围的磁珠混合物,且磁珠粒径不唯一。
即,本发明中的磁珠混合物是指2个或者2个以上不同粒径的磁珠混合得到,混合磁珠的粒径均在100-1000nm范围内。
通常情况下,我们在选择使用磁珠吸附核酸时,会采用单一粒径的磁珠,但很多情况下,病毒的核酸会被由于保存不当等多种原因从而引起降解,所以核酸的片段会从几十bp-几万bp不等,且由于病毒的种类不同,病毒的核酸种类有单链和双链的区别。基于此,本发明创造性的选用多分散不同粒径超顺磁性磁珠颗粒,颗粒大小从100nm-1000nm不等。这样的组合方式会使不同片段大小的核酸在瞬时均可被回收到。
在一些可选的实施方式中,所述磁珠混合物包括粒径为190-210nm的磁珠、粒径为590-610mm的磁珠和粒径为980-1000nm的磁珠。
经发明人研究发现,相较于粒径为190-210nm的磁珠、粒径为590-610mm的磁珠或者粒径为980-1000nm的磁珠,将上述粒径的磁珠共同使用用于核酸的提取,可对不同大小的核酸片段瞬时捕获,极大提高磁珠对于核酸的提取效率。
在一些可选的实施方式中,所述磁珠混合物包括粒径为200nm的磁珠、粒径为600mm的磁珠和粒径为1000nm的磁珠。
经发明人研究发现,相较于粒径为200nm的磁珠、粒径为600mm的磁珠或者粒径为1000nm的磁珠,将上述粒径的磁珠共同使用用于核酸的提取,可对不同大小的核酸片段瞬时捕获,极大提高磁珠对于核酸的提取效率。
在一些可选的实施方式中,样品包括但不限于病毒样品或石蜡包埋组织样品,例如还可以为动物样品、植物样品、微生物样品等;
所述磁珠包括硅羟基磁珠或羧基磁珠中的至少一种,或者本领域技术人员所熟知的其他超顺磁性磁珠。
在一些可选的实施方式中,磁珠法提取核酸过程中,裂解步骤的加热方式为采用高于裂解温度18-22℃的温度将溶液加热至裂解温度,优选为采用高于裂解温度20℃的温度将溶液加热至裂解温度。
病原体在裂解液中进行裂解时,为了充分发挥裂解液的效能,需要对裂解液进行加温,另外将捕获了核酸的磁珠释放在洗脱液后需要吸热反应才能够有效的打开羟基与氢键的结合,从而提高洗脱的效率。由于深孔板的形状,有限时间内设置的温度会与板内溶液的温度差异较大。需要延长加热的时间,会使提取过程的整体时间延长。若设置较高的温度,又会导致板内的平衡温度过高而引起蛋白酶的活性下降。所以在较短的时间内,我们在设定温度和时间的基础上,创造性的采用了过冲温度。以裂解温度为55度为例,采用过冲20度,也就是说核酸仪器加热模块的温度最高会达到75度并持续3分钟。这样设置若无过冲温度,孔内溶液在平衡至55度时需要时间为10min,现在仅需要4.5min左右,可以在达到相同效果的情况下,缩短反应时间。
在一些可选的实施方式中,所述裂解温度例如可以为,但不限于53℃、54℃、55℃、56℃、57℃或58℃,裂解温度根据所采用的裂解液进行调整。
所述加热的时间例如可以为,但不限于2.8min、2.9min、3min、3.1min或3.2min。采用本发明提供的加热方法,4-5min即可完成裂解后溶液的加热,缩短核酸的提取时间,提高核酸提取效率。
在一些可选的实施方式中,磁珠结合核酸后,将磁珠收集装置从裂解后溶液的液面间歇式移动至底部,洗脱后得到核酸;所述间歇式移动的方式包括:磁珠收集装置每移动3-4mm后间歇5-10s,直至移动至所述裂解后溶液的底部,间歇后结束。
由于磁珠的密度大于溶液的密度,裂解后溶液中的磁珠会在重力的作用下向下运动,使得溶液中的磁珠从液面至溶液底部的密度逐渐升高。本发明的纯化方法采用磁珠收集装置间歇式移动的方式对溶液中磁珠进行吸附收集,相较于市场上常见机型的循环式吸附方式和触底式吸附方式,可以极大地提高磁粉在单位时间内的回收效率,以减少因磁粉丢失而导致的核酸得率低。
在一些可选的实施方式中,所述磁珠法提取核酸在深孔板上完成;
完成洗脱步骤的洗脱孔的下部的孔径较磁珠吸附装置的直径大0.5-3mm。
经发明人研究发现,现有深孔板上的洗脱孔径太大,当磁棒套放入深孔板时,洗脱液不能洗掉磁棒套上部磁珠,基于此问题,本发明将洗脱孔的下部的孔径缩小,缩小至略大于磁珠吸附装置直径2-3mm,这样,当磁珠吸附装置(例如磁棒套)放入深孔板时,洗脱液能达到磁棒套上磁珠高度,把磁珠从磁棒套上吸洗下来。进而降低洗脱液的用量。
在一些可选的实施方式中,所述洗脱孔含有低吸附剂,减少磁珠在深孔板残留。
下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
以石蜡包埋的组织作为待检测的样本,采用粒径为200nM、600mM和1000nM硅羧基磁珠混合使用。
对比例1
与实施例1的区别在于,采用硅羟基磁珠的200nM,1000mM大小不同的硅羟基磁珠混合。
对比例2
与实施例1的区别在于,采用1000nM硅羧基磁珠。
试验例1磁珠对核酸检测的影响
组织石蜡块:取10μm左右厚度、面积等同于大约0.5cm×0.5cm大小的石蜡切片6片,加入到无菌的1.5mL离心管中。采用商品化石蜡包埋组织基因组DNA提取试剂盒提取核酸,并同时比较不同类型的磁珠。
提取核酸使用超微量紫外可见分光光度计及4150TapeStation自动化电泳系统检测,检测结果如图1(图1中,A1:实施例1;B1:对比例2;C1:对比例1)和表1所示所示。
表1提取得到核酸的检测结果
核酸 | 核酸浓度 | 260/280 | 260/230 |
实施例1 | 91.8 | 1.88 | 1.96 |
对比例1 | 73.6 | 1.9 | 1.84 |
对比例2 | 78.7 | 2.02 | 1.58 |
从检测结果可以看出,因组织在石蜡包埋的过程中会产生部分DNA的降解,采用不同种类多分散不同粒径超顺磁性磁珠颗粒的混合,可以吸附到更多不同片段大小的DNA条带,而使用单一种类的磁珠比较会有倾向性,有些会吸附到大片段的基因组DNA和少量的降解片段,有些更倾向于吸附短片段。片段的丢失很可能会导致检测结果的不准确。
实施例2
以中国生物制品检定所标准品标定的丙型肝炎病毒(HCV)核酸定量企业参考品作为待检测的样本,将病毒样本、裂解液、蛋白酶K混合,得到800μL混合溶液,采用设置温度在55度时,采用过冲20度,也就是说核酸仪器加热模块的温度最高会达到75度并持续3分钟。裂解总时间设置10分钟。磁珠在4.5分钟时间内溶液内的温度会达到蛋白酶最有效的温度(55度),并且会在剩余的5.5分钟内使溶液内的温度一直持续在55度条件。
对比例3
与实施例2的区别在于采用设置温度在75度时,无过冲度,也就是说核酸仪器加热模块的温度最高会达到75度。裂解总时间设置10分钟。磁珠在4.5分钟时间内溶液内的温度会达到蛋白酶最有效的温度(55度),并且会在剩余的5.5分钟内使溶液内的温度一直持续升温至75度条件。但蛋白酶K在温度高于65度条件下就会失去活性。
对比例4
与实施例2的区别在于采用设置温度在55度时,无过冲度,也就是说核酸仪器加热模块的温度最高会达到55度,裂解总时间同样设置10分钟。但升温时间持续了近10分钟,也就是裂解的有效温度时间不足1min。
试验例2裂解温度对核酸检测的影响
分别以浓度为1.0E+05IU/mL,1.0E+04IU/mL,1.0E+03IU/mL,1.0E+02IU/mL,50IU/mL的丙型肝炎病毒为实施例2和对比例3-4的待测样本提取核酸,将提取得到的核酸进行荧光定量RT-PCR检测,荧光RT-PCR检测体系如表2所示:
表2HCV检测试剂配制反应体系
反应程序设定如表3所示:
表3反应程序设定
检测荧光选择:FAM荧光,荧光收集在60℃,60sec*。
荧光RT-PCR检测结果如表4所示:
表4荧光RT-PCR检测结果
理论浓度(IU/mL) | 实施例2(Ct) | 对比例3(Ct) | 对比例4(Ct) |
1.0E+05 | 24.39 | 30.55 | 31.66 |
1.0E+05 | 24.5 | 31.28 | 30.57 |
1.0E+04 | 27.70 | 34.31 | 34.95 |
1.0E+04 | 27.50 | 33.73 | 34.40 |
1.0E+03 | 30.69 | 37.41 | 37.81 |
1.0E+03 | 30.74 | 36.89 | 38.82 |
1.0E+02 | 33.96 | 未检出 | 未检出 |
1.0E+02 | 33.72 | 38.93 | 未检出 |
5.0E+01 | 37.94 | 未检出 | 未检出 |
5.0E+01 | 35.27 | 未检出 | 38.11 |
阴性对照 | / | / | / |
从检测结果可以看出,采用设置过冲温度的裂解方式在相同的裂解时间提取的核酸经荧光PCR检测Ct值普遍小于无过冲温度的裂解方式提取的核酸,说明采用过冲温度的裂解方式在相同的裂解时间要裂解效率要普遍高于无过冲温度的裂解方式,主要原因是因为样本和裂解混合液在短时间可以达到蛋白酶的最佳活性温度,与裂解液也共同作用可以使病毒充分裂解。无过冲温度的裂解方式在设置温度高时,比较容易将蛋白酶K失活,而设置温度较低时,需要更长的裂解时间才能达到同样的裂解效果。
实施例3
以中国计量院新冠标准品假病毒(2019-nCOV)作为待检测的样本,在低吸附材料制成的改造后的深孔板中加入30微升的洗脱液,深孔板结构如图2所示,其中深孔板第6与11列下部孔径变小。
对比例5
与实施例3的区别在于,采用普通材料制成的改造后的深孔板中加入30微升的洗脱液。
对比例6
与实施例3的区别在于,低吸附材料制成的常规深孔板中加入30微升的洗脱液。
对比例7
与实施例3的区别在于,低吸附材料制成的常规深孔板中加入70微升的洗脱液。
试验例3洗脱板对核酸检测的影响
分别以浓度为1.0E+05IU/mL,1.0E+04IU/mL,1.0E+03IU/mL,5.0E+02IU/mL,2.0E+02IU/mL的新型冠状假病毒标准品为实施例3和对比例5-7的待测样本提取核酸,将提取得到的核酸进行荧光定量RT-PCR检测,荧光RT-PCR检测体系如表5所示:
表5 2019-nCOV检测试剂配制反应体系:
反应程序设定如表6所示:
表6反应程序设定
检测荧光选择:FAM\HEX荧光,荧光收集在60℃,10sec*。
FAM荧光PCR检测结果如表7所示:
表7FAM荧光PCR检测结果
从检测结果可以看出,采用在低吸附材料制成的改造后的深孔板中加入30微升的洗脱液Ct值普遍小于普通材料制成的改造后的深孔板,或者是低吸附材料制成的普通的深孔板中。原因是由于首先如果选用的是核酸低吸附材料,在核酸含量极低的情况下,低拷贝数的被板壁都是聚丙烯的材料所吸附。另外,如果采用未经改造的深孔板,加入30微升的洗脱液后溶液在板孔内的高度不足以覆盖住磁珠,所以导致洗脱不充分。而采用更多量的洗脱液如70微升,会使提取的核酸浓度降低。导致检测的灵敏度降低。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种核酸提取方法,采用磁珠法提取核酸,其特征在于,所述磁珠法采用粒径分布在100-1000nm范围的磁珠混合物,且磁珠粒径不唯一。
2.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,所述磁珠混合物包括粒径为190-210nm的磁珠、粒径为590-610mm的磁珠和粒径为980-1000nm的磁珠。
3.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,所述磁珠混合物包括粒径为200nm的磁珠、粒径为600mm的磁珠和粒径为1000nm的磁珠。
4.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,样品包括病毒样品或石蜡包埋组织样品;
所述磁珠包括硅羟基磁珠或羧基磁珠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,磁珠法提取核酸过程中,裂解步骤的加热方式为采用高于裂解温度18-22℃的温度将溶液加热至裂解温度。
6.根据权利要求5所述的核酸提取方法,其特征在于,所述裂解温度为53-58℃;
所述加热的时间为2.8-3.2min。
7.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,磁珠结合核酸后,将磁珠收集装置从裂解后溶液的液面间歇式移动至底部,洗脱后得到核酸;所述间歇式移动的方式包括:磁珠收集装置每移动3-4mm后间歇5-10s,直至移动至所述裂解后溶液的底部,间歇后结束。
8.根据权利要求1所述的核酸提取方法,其特征在于,所述磁珠法提取核酸在深孔板上完成;
完成洗脱步骤的洗脱孔的下部的孔径较磁珠吸附装置的直径大0.5-3mm。
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