DE10006590A1 - Verwendung funktionalisierter,poröser Membranen zur Aufreinigung von Nukleinsäuren sowie entsprechende Verfahren - Google Patents
Verwendung funktionalisierter,poröser Membranen zur Aufreinigung von Nukleinsäuren sowie entsprechende VerfahrenInfo
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Abstract
Verwendung einer funktionalisierten porösen Membran zur Aufreinigung von Nukleinsäuren, deren Bindungseigenschaften für Nukleinsäuren über die Bedingungen in einem umgebenden Medium einstellbar sind, wobei die Membran mit deprotonierbaren Gruppen funktionalisiert ist und entsprechende Verfahren zur Aufreinigung von Nukleinsäuren.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine funktionalisierte Membran bzw. Matrix zur
Aufreinigung von Nukleinsäuren und auf Verfahren zur Aufreinigung von Nu
kleinsäuren, bei denen derartige Membranen/Matrizes zum Einsatz kommen.
Gattungsgemäße Membranen sind z. B. aus dem US-Patent 5438128 bekannt. Die
hier beschriebenen porösen Polymermembranen, z. B. aus Polypropylen oder
Nylon, sind mit Ionenaustauschergruppen funktionalisiert. Bei geringer Ionen
konzentration binden die funktionalisierten Membranen ionisierte Nukleinsäuren,
während eine Elution der gebundenen Nukleinsäuren bei hoher Ionenkonzentrati
on erfolgt.
Die bekannten Membranen werden in Verfahren bzw. Kits zur Nukleinsäureauf
reinigung eingesetzt. Üblicherweise wird dabei zunächst das ggf vorgereinigte,
die Nukleinsäuren enthaltene Ausgangsmaterial in einem Bindungspuffer mit
niedriger Ionenkonzentration durch die poröse Membran gesaugt oder gedrückt.
Beim Passieren der Membran werden die Nukleinsäuren selektiv von den Ionen
austauschergruppen an der Membranoberfläche gebunden. In einem nächsten
Schritt wird die Membran dann ggf. mit einem Puffer höherer Ionenstärke gewa
schen, um unspezifisch gebundene Verunreinigungen abzutrennen. Die Elution
der gebundenen Nukleinsäuren erfolgt dann in einem weiteren Schritt mit einem
Puffer noch höherer Ionenstärke.
Nachteilig an der bekannten Methode ist, daß wegen der hohen Salzkonzentration
das Eluat vor einer weiteren Aufarbeitung in aller Regel weiter z. B. mittels Etha
nolfällung oder Dialyse aufgereinigt werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine bezüglich ihrer Bindungseigenschaften
für Nukleinsäuren schaltbare Membran bzw Matrix für eine einfachere Aufreini
gung von Nukleinsäuren bereitzustellen sowie auf die Membran bzw. Matrix ab
gestimmte Verfahren zur Reinigung von Nukleinsäuren anzugeben.
Diese Aufgaben werden gemäß der unabhängigen Ansprüche 1, 10, 16, 18 und 19
gelöst.
Die erfindungsgemäß zur Aufreinigung von Nukleinsäuren eingesetzten Mem
branen weisen als wesentliches Merkmal auf, daß ihre Oberfläche mit deproto
nierbaren Gruppen funktionalisiert ist. Solche Membranen sind von Ulbricht und
Riedel in Biomaterials 19 (1998) 1229-1237 in Verbindung mit der Immobilisie
rung von Proteinen beschrieben worden. Die erfindungsgemäße Bestimmung,
nämlich die Aufreinigung von Nukleinsäuren, ist seinerzeit nicht erwähnt oder
angedeutet worden.
Wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäß eingesetzten Membranen ist, daß
sie aufgrund der Funktionalisierung mit deprotonierbaren Gruppen eine Oberfläche
aufweisen, deren Affinität für Nukleinsäuren variabel einstellbar (schaltbar)
ist. Wie sich gezeigt hat, lassen sich die Bindungseigenschaften der Membran
insbesondere pH-abhängig und/oder in Abhängigkeit von der Ionenkonzentration
reproduzierbar einstellen.
Die Membranen können dabei z. B. zur Reinigung von Nukleinsäuren aus PCR-
Ansätzen aber auch generell zur Reinigung von mRNA, Gesamt RNA oder DNA,
insbesondere Plasmid-DNA (pDNA) oder genomischer DNA eingesetzt werden.
Das US-Patent 5693785 beschreibt den Einsatz von hydroxylierten Silka-Beads
zur Aufreinigung von Nukleinsäuren. Allerdings ist bei den meisten hierin be
schriebenen Aufarbeitungsprotokollen der Einsatz eines chaotropen Bindungspuf
fers erforderlich, um eine ausreichende Bindung der DNA an den Silika-Beads zu
gewährleisten. In Abwesenheit von chaotropen Bindungspuffern erfolgt eine
Bindung nur, wenn die Oberfläche stark elektropositiv geladen ist. Die Möglich
keit, die Bindungseigenschaften der Oberfläche in Abhängigkeit von den Umge
bungsbedingungen zu beeinflussen, wird an keiner Stelle angesprochen oder na
hegelegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz von funktionalisierten Membranen erfolgt
die Bindung von Nukleinsäuren bevorzugt in Abwesenheit von chaotropen Rea
genz. Die Elution der gebundenen Nukleinsäuren ist unter Niedrigsalzbedingun
gen und ggf. bei Raumtemperatur möglich, was die Aufarbeitung wesentlich ver
einfacht. Natürlich ist aber auch eine Aufarbeitung in Gegenwart von chaotropen
Reagenzien möglich, falls dies gewünscht ist.
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Membranen bei einem pH-Wert un
terhalb oder im Bereich des pK-Wertes ihrer Oberfläche und/oder erhöhter Io
nenkonzentration gute Bindungseigenschaften für Nukleinsäuren aufweisen. Verschiebt
man den pH-Wert zum alkalischen und/oder erniedrigt man die Ionen
konzentration des die Membran umgebenden Mediums, so läßt die Affinität der
Membran für Nukleinsäuren nach, und unter diesen Umständen ist z. B. die Eluti
on der gebundenen Nukleinsäuren möglich.
Die Bedingungen, mit denen die Membranen zur Nukleinsäureaufreinigung ein
gesetzt werden können, lassen sich daher sehr variabel und den unterschiedlichen
Anwendungszwecken angepaßt einstellen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die Membranen aufgrund ihrer Funk
tionalisierung hydrophile Oberflächeneigenschaften aufweisen und deswegen
sehr gut benetzbar sind. Im Hinblick auf die gute Benetzbarkeit können die Vo
lumina der eingesetzten Elutionspuffer sehr gering gehalten werden.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Membranen sind insbesondere mit Sulfonsäu
re-, Carbonsäure- oder Phosphorsäuregruppen funktionalisiert. Solche Membra
nen besitzen besonders exakt schaltbare Oberflächeneigenschaften, d. h. ihre Af
finität zu Nukleinsäuren läßt sich über den pH-Wert und/oder die Ionenkonzen
tration des umgebenden Mediums gut einstellen.
Zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Membran mit schaltbaren Oberflä
cheneigenschaften genügt es grundsätzlich, die deprotonierbaren Gruppen direkt
in bzw. an der Membranoberfläche vorzusehen. Wichtig ist lediglich, daß die
Gruppen in Kontakt mit dem umgebenden Medium gelangen und in Abhängigkeit
von den Bedingungen in dem Medium in neutralem oder deprotoniertem Zustand
vorliegen.
Bevorzugt werden die Gruppen jedoch an Polymerketten, insbesondere z. B. Po
lyacrylsäure, vorgesehen, deren eines Ende an der Oberfläche der Membran fi
xiert ist und deren anderes Ende frei beweglich ist.
Membranen in dieser Ausgestaltung können unterschiedliche Grenzflächenzu
stände einnehmen. Bei einem pH-Wert unterhalb oder im Bereich des pK-Wertes
der Membranoberfläche bzw. bei höheren Ionenkonzentrationen (z. B. < 500 mM)
liegen die Polymerketten dicht an der Membran an. In diesem Zustand können
Nukleinsäuremoleküle besonders effizient an der Membranoberfläche adsorbie
ren, wobei vermutlich heterogene Wechselwirkungen, wie von der Waals-Kräfte
oder hydrophobe aber auch ionische Wechselwirkungen zwischen der Nuklein
säure und der Polymerkette sowie den funktionellen Gruppen der Polymerkette
eine Rolle spielen.
Wird die Membranumgebung dagegen auf einen neutralen bis alkalischen pH-
Wert und/oder eine niedrige Ionenkonzentration eingestellt, stehen die Polymer
ketten von der Membranoberfläche ab. In diesem Zustand lassen sich die gebun
denen Nukleinsäuren in besonders einfacher Weise von den Polymerketten eluie
ren, wobei sowohl ionische Wechselwirkungen (die funktionellen Gruppen in
den Polymerketten sind negativ geladen und stoßen das ebenfalls negativ gelade
ne Nukleinsäuremolekül ab) als auch möglicherweise rein mechanische Gründe
eine Rolle spielen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Membranen sind insbesondere aus Kunststoff
hergestellt. Bevorzugte Materialien sind Polypropylen, Polyamid, Polyester, Po
lysulfon oder PVDF. Denkbar ist aber auch, Membranen aus anderen, z. B. anor
ganischen Materialien wie z. B. Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirconoxid oder Sili
ciumdioxid herzustellen.
Membranen im erfindungsgemäßen Sinne sind alle flächigen Festphasen, die be
vorzugt eine Schichtdicke von weniger 500 Mikrometer aufweisen. Bevorzugt
beträgt der Porendurchmesser 0,2 bis 10 Mikrometer.
Da die erfindungsgemäßen Membranen insbesondere in Hochdurchsatz-
Applikationen eingesetzt werden sollen, sieht eine weitere vorteilhafte Ausge
staltung vor, daß sie zum Einsatz in Mikrotiterfilterplatten, Spin-Säulen oder Re
aktionsgefäßen konfektioniert sind.
Bislang wurde die Erfindung im Hinblick auf den möglichen Einsatz von Mem
branen erläutert. Die zugrunde liegenden Prinzipien lassen sich aber auch auf
andere zur Trennung von Nukleinsäuren einsetzbare durchströmbare Matrizes
anwenden.
Die Erfindung soll daher zusätzlich auch den Einsatz solcher zur Aufreinigung
von Nukleinsäuren geeigneten Matrizes abdecken, die mit einer wie oben ange
sprochenen funktionalisierten Oberfläche ausgestattet sind. Die in Verbindung
mit der erfindungsgemäßen Membran angesprochenen Ausgestaltungen können
auch bei solchen Matrizes Anwendung finden.
Eine besonders geeignete Matrix in diesem Zusammenhang wäre z. B. ein Filter.
Geeignet wären aber auch Vließ, Filz, Fasern oder Sintermaterial. Als Matrix
könnten weiterhin auch entsprechend ausgerüstete Pipettenspitzen oder Reakti
onsgefäße (Consumables) mit z. B. Mikrostrukturkanälen in Frage kommen.
Die Erfindung betrifft weiterhin auch Verfahren zur Nukleinsäureaufreinigung, in
denen die oben erwähnten Membranen oder Matrizes Anwendung finden können.
In diesem Zusammenhang sind zunächst in drei unabhängigen Ansprüchen je
weils Verfahrensparameter angegeben, unter denen Nukleinsäuren selektiv ge
bunden werden können. In der nachfolgenden Erläuterung wird auf Membranen
Bezug genommen. Die Ausführungen gelten aber auch sinngemäß für eine durch
strömbare Matrix.
In einer ersten Variante erreicht man die Nukleinsäurebindung, in dem man eine
Lösung des die Nukleinsäuren enthaltenen Ausgangsmaterials in einem Bin
dungspuffer mit einer Ionenkonzentration von mehr als 100 mM durch die Mem
bran permeieren läßt, wobei man bevorzugt den pH-Wert auf einen Wert unter
halb oder im Bereich des pK-Werts der Membran- oder Matrixoberfläche ein
stellt. Während des Hindurchtretens werden die Nukleinsäuren selektiv von der
Membranoberfläche absorbiert.
Besonders bevorzugt wird die Ionenkonzentration des Bindungspuffers auf einen
Wert von < 500 mM eingestellt. Bei diesen Werten wurde eine reproduzierbare
quantitative Ausbeute beobachtet.
In einer weiteren Variante ist es möglich, daß die Affinität der Membran/Matrix
zu Nukleinsäuren über den pH-Wert eingestellt wird. Bei dieser Variante wird
ein Bindungspuffer mit einem pH-Wert gewählt, der im Bereich oder unterhalb
oder im Bereich des pK-Wertes z. B. der Membranoberfläche liegt. Auch bei die
sen Bedingungen werden die Nukleinsäuren nahezu quantitativ absorbiert, wenn
man eine Lösung des die Nukleinsäuren enthaltenden Ausgangsmaterial in einen
Bindungspuffer mit dem angesprochenen pH-Wert durch die Membran permeie
ren läßt.
Die dritte Variante schließlich sieht vor, daß man das Ausgangsmaterial in einen
Bindungspuffer aufnimmt, der ein Fällungsmittel in einer Konzentration unterhalb
des Wertes enthält, in der Nukleinsäuren ausfallen. Als besonders geeignet
hat sich hierbei Polyethylenglykol (PEG) herausgestellt, das dem Bindungspuffer
z. B. in einer Konzentration von 6% (PEG 8000) zugesetzt sein kann. Auch in
diesem Fall binden die Nukleinsäuren wiederum nahezu quantitativ an der Mem
branoberfläche.
In allen drei angesprochenen Varianten erfolgte eine Adsorbtion nur, wenn die
Membranen entsprechend funktionalisiert waren. Bei nicht funktionalisierten
Membranen erfolgte keine, bzw. keine nennenswerte Bindung. Dies spricht da
für, daß die angesprochenen Umgebungsbedingungen unabhängig voneinander,
aber nur in Verbindung mit der speziellen Membranoberfläche eine Bindung von
Nukleinsäure favorisieren.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die einzelnen Parameter miteinander
zu verknüpfen, d. h. die Membran zur Bindung von Nukleinsäuren auf ein Umge
bungsmedium mit hoher Ionenkonzentration und niedrigem pH-Wert einzustellen
etc.
Der Bindungspuffer kann separat vorgesehen werden. Genauso gut ist es aber
auch möglich, ihn mit dem oder einem Lyse-Puffer zu kombinieren.
Bislang wurde in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nur über
die selektive Bindung der Nukleinsäuren an der Membran gesprochen. In den
meisten Anwendungsfällen ist zusätzlich gewünscht, daß sich die gebundenen
Nukleinsäure ggf. nach Waschen wieder in einfacher Weise von der Membran
eluieren lassen. Auch hier hat sich wieder herausgestellt, daß die oben angespro
chenen unabhängigen Varianten, die eine Bindung der Nukleinsäuren an der
Membran favorisieren, unter umgekehrten Vorzeichen zur Elution der gebunde
nen Nukleinsäuren eingesetzt werden können.
Im einfachsten Fall erfolgt eine Elution mit Wasser bei neutralem ph-Wert. In
Gegenwart von Wasser sind die funktionellen Gruppen der Membran größtenteils
deprotoniert und die Ladungen sowohl der Membran als auch der Nukleinsäuren
liegen in nicht abgeschirmten Zustand vor. Es kommt zu ionischen Abstoßungs
reaktionen, die eine leichte Ablösung der Nukleinsäuren von der Membran er
möglichen. Weist die Membran oder Matrix die oben angesprochenen Polymer
ketten auf, an denen die funktionellen Gruppen vorgesehen sind, so tritt als wei
terer Effekt hinzu, daß sich die Ketten von der Membran abstrecken und die Nu
kleinsäuren (zusätzlich zu den beschriebenen ionischen Wechselwirkungen) rein
mechanisch abstoßen.
Neben der Elution mit reinem Wasser sind selbstverständlich auch andere Eluti
onspuffer denkbar. Welcher Puffer am ehesten geeignet ist, kann vom Fachmann
ohne großen Aufwand ermittelt werden. Die generelle Regel ist, daß die Ionen
konzentration des Elutionspuffers möglichst niedrig und der pH-Wert möglichst
oberhalb des pK-Wertes der Membranoberfläche eingestellt wild. Im Zweifelsfall
kann man eine höhere Ionenkonzentration (falls erforderlich) des Elutionspuffers
ggf. über einen alkalischeren pH-Wert ausgleichen und umgekehrt. Eine Optimie
rung beider Werte ist ohne größeren Aufwand möglich.
Die erfindungsgemäße Verwendung von funktionalisierten Membranen bzw. die
entsprechenden Verfahren erlauben eine besonders einfache Aufreinigung von
Nukleinsäuren mit den üblichen Schritten: Bindung der Nukleinsäuren an einer
Membran, Waschen der Membran und Elution der gebundenen Nukleinsäuren.
Alle Schritte lassen sich in einfacher Weise, unter besonders schonenden Bedin
gungen und mit guten Ausbeuten durchführen. Insbesondere kann auf die im
Stand der Technik meist erforderlichen chaotropen Reagenzien und die üblicherweise
eingesetzten Beads verzichtet werden. Die Elution kann aufgrund der guten
Benetzbarkeit der Membranen und Matrizes mit geringsten Puffervolumina und
z. B. bei Raumtemperatur erfolgen.
Besonders geeignet ist die Erfindung z. B. zur Aufarbeitung von Plasmid-DNA
für die Sequenzierung, um nur ein bevorzugtes Anwendungsfeld zu nennen. Na
türlich lassen sich auch andere Nukleinsäuren aus den unterschiedlichsten nu
kleinsäurehaltigen Ausgangsmaterialien, ggf nach Vorreinigung, aufreinigen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger Beispiele näher erläutert werden,
die besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele betreffen.
Eine Polypropylen-Mikrofiltrationsmembran (Accurel 2E HF, nominale Poren
größe 0,2 µm, Membrandicke 150 µm; Membrana GmbH, Wuppertal oder Ver
suchsmuster #1333-12A, nominale Porengröße 0,45 µm, Membrandicke 110 µm,
3M, St. Paul, USA) mit einem Durchmesser von d = 80 mm wird unter Schütteln
für 2 h mit einer 100 mM Lösung von Benzophenon (BP) in Aceton equilibriert.
Nachfolgend wird die Membran mit einer 10%igen wässrigen Acrylsäurelösung
überschichtet. Anschließend wird für 15 min mit UV-Strahlung (UVA-Spot 2000;
Dr. Hönle GmbH, Planegg) belichtet. Abschließend wird die modifizierte Mem
bran für 24 h bei 60°C mit Wasser extrahiert und getrocknet.
Eine Nylon-Mikrofiltrationsmembran (Schleicher, nominale Porengröße
0,45 µm, Membrandicke 127 µm; ) wird unter den gleichen Bedingungen wie bei
a) modifiziert.
Für die nachfolgenden Aufreinigungen wurden die gemäß der Beispiele 1a und b
hergestellten oberflächenmodifizierten Membranen in eine 96er Mikrofiltrations
platte eingespannt.
Als Basismaterial für diesen Versuch wird oberflächenmodifiziertes PP (Beispiel
1a) mit einer nominalen Porenweite von 0,45 µm eingesetzt. Die Aufreinigung
erfolgte mittels Zentrifugation bei 3000 rpm, Raumtemperatur (Eppendorf
5810R; A-2 DWP Rotor) nach dem Prinzip: Bind-Wash-Elute.
Hierfür wird 1 µg pDNA mit jeweils 200 µl der Bindungspuffer 1 (BP1) oder 2
(BP2) versetzt (BP1: 5 mM Tris, pH = 7,5; BP2: 4 M NaCl, pH = 4,6). Nach der In
kubation wird 2 × mit je 200 µl 70% EtOH gewaschen. Die Elution erfolgt mit
30 µl Tris (5 mM, pH = 7,5). Abschließend wird ein zweites Mal mit 100 µl eluiert.
Die halbquantitative Auswertung von 4 µl Eluat erfolgte mittels Ethidiumbromid-
Gelelektrophorese (nicht dargestellt).
Während bei Einsatz des Bindungspuffers BP1 keine Adsorption an die Membran
erfolgt, läßt sich die pDNA bei Verwendung von BP2 nahezu quantitativ an die
Membran binden und im ersten Elutionsschritt wieder eluieren.
Die Durchführung des Versuches erfolgt wie im Beispiel 2 beschrieben, wobei
die Bindungspuffer gemäß Tabelle 1 eingesetzt wurden. Die eingesetzte Menge
pDNA beträgt 500 ng. Die halbquantitative Analyse erfolgt über Gelelektrophore
se (Ergebnisse nicht dargestellt)
Die Auswertung ist in (Tabelle 1) zusammengefaßt und erlaubt eine erste Ein
schätzung der Rückgewinnungsrate (von - bis +++)
Wie sich aus der Tabelle ergibt, läßt sich lediglich bei der Acrylsäure
modifizierten PP-Membran die DNA nahezu quantitativ binden und wieder eluie
ren. Die Abhängigkeit der Bindung vom pH-Wert der Inkubationslösung ist in
Tabelle 1 deutlich zu erkennen. Bei einem Wert unterhalb des pK-Wertes der
Membranmodifizierung findet eine Bindung statt. Bei einem pH-Wert darüber
erfolgt keine Bindung.
Es wird eine pDNA-Aufreinigung nach dem Prinzip der alkalischen Lyse durch
geführt. Hierzu werden 1,5 ml Bakterienkultur mit den Puffern P1-P3 (P1: 100 µl,
P2: 300 µl, P3: 300 µl) aus dem Kit "Perfect Prep Plasmid Midi" der Fa. Eppen
dorf versetzt. Nach Zentrifugation wird das klare Lysat mit jeweils 700 µl Bindungspuffer
(s. Tabelle 2) versetzt. Die Aufarbeitung der Probe erfolgt unter den
im Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen. Zur Kontrolle wird eine Plasmidpräpa
ration unter Durchführung der kompletten Aufreinigungsprozedur mit dem Kit
"Perfect Prep Plasmid Mini" der Fa. Eppendorf, aus der identischen 1,5 mL Bak
terienkultur durchgeführt. Als weitere Kontrolle wird das Gemisch aus geklärtem
Lysat und jeweiligem Bindungspuffer (s. Tabelle 2) für 30 Minuten bei 12000 g,
Raumtemperatur zentrifugiert und der Überstand entfernt. Danach erfolgt zwei
maliges Waschen mit 200 µl 70% Ethanol, Trocknung unter Vacuum, sowie die
Zugabe von 30 µl Tris-HCl, pH 7,5.
Ausbeute und Reinheit wurden mittels Photometrie und Analyse durch Ethidi
umbromid-Gelelektrophorese bestimmt (Tabelle 2, Abb. 1). Die Tabelle gibt die
mittels Photometer (Biophotometer der Fa. Eppendorf) bestimmte Konzentration
der eluierten pDNA in ng/µl an.
Die Plasmid DNA des GFP-N1 wurde nach Auftrennung im 0,8% Ethidiumbro
mid-Agarosegel analysiert, das als Fig. 1 wiedergegeben ist. Die Spuren des Gels
wurden wie folgt belegt:
- 1. 1.) Kontrolle (ohne Membran) zum Nachweis eines Fällungsmechanismus, Bin dungspuffer pH 7,4
- 2. 2.) Kontrolle (ohne Membran) zum Nachweis eines Fällungsmechanismus, Bin dungspuffer pH 4,6
- 3. 3.) Bindungspuffer pH 4,6 unmodifizierte Membran
- 4. 4.) Bindungspuffer pH 7,4 unmodifizierte Membran
- 5. 5.) Bindungspuffer pH 4,6 modifizierte Membran
- 6. 6.) Bindungspuffer pH 7,4 modifizierte Membran
- 7. 7.) leer
- 8. 8.) Kontrolle Plasmid Mini Präparation (Eppendorf Perfect Prep Mini)
Wie das Gel (Fig. 1) deutlich zeigt, läßt sich nur unter Verwendung der modifi
zierten Nylon-Membran pDNA aufreinigen. Die Aufreinigung ist abhängig vom
gewählten pH-Wert. So konnte eine erfolgreiche pDNA Isolierung nur nach
Verwendung des Bindungspuffer mit pH 4,6 durchgeführt werden, nicht jedoch,
wenn der pH 7,4 beträgt.
Die Fällungsprozedur eines DNA-Bindungspuffergemisches ohne Einsatz einer
Membran verlief erfolglos. Hieraus läßt sich ableiten, daß die Isolierung auf die
Modifizierung der Membran unter ausgewählten pH Bedingungen zurückzufüh
ren ist und nicht auf eine Fällungsreaktion.
Claims (26)
1. Verwendung einer funktionalisierten porösen Membran zur Aufreinigung
von Nukleinsäuren, deren Bindungseigenschaften für Nukleinsäuren über
die Bedingungen in einem umgebenden Medium einstellbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membran mit deprotonierbaren Gruppen funktio
nalisiert ist.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mem
bran mit Sulfonsäure- oder Carbonsäure-Gruppen funktionalisiert ist.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Gruppen an Polymerketten gebunden sind, deren eines Ende
an der Oberfläche der Membran fixiert ist, und deren anderes Ende frei
beweglich ist.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierte
Polymerkette eine Polyacrylsäure ist.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membran aus Kunststoff hergestellt ist.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mem
bran aus Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polysulfon, PVDF besteht.
7. Verwendung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Membran Poren mit einem Durchmesser von 0,2-10 µm
aufweist.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membran eine Dicke < 500 µm aufweist.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Membran zum Einsatz in Mikrotiterfilterplatten
Spin-Säulen oder Reaktionsgefäßen konfektioniert ist.
10. Verwendung einer durchströmbaren Matrix zur Aufreinigung von Nu
kleinsäuren, wobei die Matrix mit einer funktionalisierten Oberfläche aus
gestattet ist, deren Bindungseigenschaften für Nukleinsäuren in Abhängig
keit über die Bedingungen in einem umgebenden Medium einstellbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß sie mit deprotonierbaren Gruppen funktio
nalisiert ist.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix
ein Filter ist.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Matrix Vliess, Filz, Fasern, Sintermaterial, entsprechend
ausgerüstete Pipettenspitzen oder Reaktionsgefäße (Consumables) mit Mi
krostrukturkanälen ist.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Gruppen an Polymerketten gebunden sind, deren eines Ende
an der Oberfläche der Matrix fixiert ist, und deren anderes Ende frei be
weglich ist.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierte
Polymerkette eine Polyacrylsäure ist.
15. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Matrix zum Einsatz in Mikrotiterfilterplatten Spin-
Säulen oder Reaktionsgefäßen konfektioniert ist.
16. Verfahren zur Aufreinigung von Nukleinsäuren aus nukleinsäurehaltigem
Ausgangsmaterial mit einer Membran gemäß der Ansprüche 1 bis 9 oder
einer Matrix gemäß der Ansprüche 10 bis 15,
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer mit hoher Ionenkonzentration (< 100 mM) durch die Membran/Matrix permeieren lässt, wobei die Nukleinsäuren selektiv an der Oberfläche der Membran/Matrix binden
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer mit hoher Ionenkonzentration (< 100 mM) durch die Membran/Matrix permeieren lässt, wobei die Nukleinsäuren selektiv an der Oberfläche der Membran/Matrix binden
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen
konzentration des Bindungspuffers < 500 mM beträgt.
18. Verfahren zur Aufreinigung von Nukleinsäuren aus nukleinsäurehaltigem
Ausgangsmaterial mit einer Membran gemäß der Ansprüche 1 bis 9 oder
einer Matrix gemäß der Ansprüche 10 bis 15,
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer durch die Membran/Matrix permeieren lässt, dessen pH-Wert unterhalb oder im Bereich des pK-Werts der Membran(Matrix)oberfläche liegt, wo bei die Nukleinsäuren selektiv an der Oberfläche der Membran/Matrix binden
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer durch die Membran/Matrix permeieren lässt, dessen pH-Wert unterhalb oder im Bereich des pK-Werts der Membran(Matrix)oberfläche liegt, wo bei die Nukleinsäuren selektiv an der Oberfläche der Membran/Matrix binden
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
19. Verfahren zur Aufreinigung von Nukleinsäuren aus nukleinsäurehaltigem
Ausgangsmaterial mit einer Membran gemäß der Ansprüche 1 bis 9 oder
einer Matrix gemäß der Ansprüche 10 bis 15,
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer durch die Membran/Matrix permeieren lässt, der ein Fällungsmittel in ei ner Konzentration unterhalb des Werts enthält, in der Nukleinsäuren aus fallen,
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
bei dem man eine Lösung des Ausgangsmaterials in einem Bindungspuffer durch die Membran/Matrix permeieren lässt, der ein Fällungsmittel in ei ner Konzentration unterhalb des Werts enthält, in der Nukleinsäuren aus fallen,
und ggf. die gebundenen Nukleinsäuren in einem weiteren Schritt wieder von der Membran/Matrix eluiert.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Bin
dungspuffer PEG in einer Konzentration < 10% enthält.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß man zur Elution der gebundenen Nukleinsäuren einen Eluti
onspuffer durch die Membran/Matrix permeieren läßt, dessen pH-Wert auf
einen Wert oberhalb des pK-Werts der Membran(Matrix)oberfläche einge
stellt ist.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß man zur Elution der gebundenen Nukleinsäuren einen Eluti
onspuffer durch die Membran/Matrix permeieren läßt, dessen Ionenkon
zentration auf einen Wert < 500 mM eingestellt ist.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bindungs-, Wasch- und/oder Elutionspuffer mittels Va
kuum durch die Membran/Matrix gesaugt werden.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Elution der an der Membran/Matrix gebundenen Nu
kleinsäuren bei Raumtemperatur erfolgt.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausgangsmaterial einer Vorreinigung zur Abtrennung
von groben Zelltrümmern und dergleichen unterzogen wird.
26. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausgangsmaterial geklärtes Zelllysat ist.
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