ES2539707T3 - Procedimiento para el aislamiento de un ARN a partir de muestras de sangre entera - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el aislamiento del ARN a partir de una muestra de sangre entera, que comprende las etapas de: a) poner en contacto la muestra con una solución acuosa de lisis, que contiene por lo menos una sustancia para lisis en una concentración de 1,5 mol/l a 7 mol/l, por lo menos un detergente y unos iones de magnesio, b) añadir simultánea o subsiguientemente una proteinasa, en particular la proteinasa K, c) después de esto, incubar la solución, que se había obtenido de acuerdo con la etapa b), para realizar una digestión enzimática y una lisis por lo menos parciales de la muestra, obteniéndose un material lisado, y d) aislar el ARN a partir del material lisado, poniéndose en contacto la muestra en la etapa a) directamente con la solución de lisis y no siendo diluida ésta hasta la finalización de la etapa c) mediante la adición de más cantidad de disolvente, no añadiéndose ningún agente estabilizador y/o no centrifugándose, realizándose que el volumen total, que está constituido por la muestra, la solución acuosa de lisis y la proteinasa, sobrepasa al volumen de partida de la muestra hasta la finalización de la etapa c) en no más que el factor de 2,5, de manera preferida en no más que el factor de 1,5.
Description
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efectuarse a solas mediante la gravitación o mediante una centrifugación así como también mediante la aplicación de una depresión.
En el caso de unos representantes especialmente preferidos, la fase sólida precedentemente mencionada, en forma
5 de una membrana o de un velo, se fija en una o múltiples capas en un cuerpo hueco que está provisto de un orificio de entrada y de otro de salida. Tales cuerpos huecos son conocidos por un experto en la especialidad, por ejemplo, como los cuerpos de centrifugadoras Minispin. Así, en el caso de los cuerpos de centrifugadoras Minispin o respectivamente de las columnas de Minispin, las etapas de fijación, lavado, separación y elución son mediadas por la fuerza centrífuga o por un vacío.
10 En otra forma de realización preferida, la reacción por adición del ARN con la fase sólida puede ser apoyada mediante el recurso de que al material lisado se le añade un agente de fijación. Para esto entran en consideración, por ejemplo, un alcohol, de manera preferida el etanol y/o el isopropanol, así como una correspondiente mezcla de un alcohol y agua, tal como una mezcla de etanol y agua. El contenido de etanol puede estar situado en particular
15 entre un 50 y 95 % en volumen, por ejemplo en un 70 % en volumen de etanol.
Dentro del marco del procedimiento conforme al invento puede estar previsto, además de ello, que el ADN sea eliminado por lo menos en parte, de manera preferida casi totalmente, en particular mediante una digestión con una ADNasa. El resultado de que el ADN sea eliminado o no, se orienta al hecho de si éste actúa perturbando al realizar 20 la analítica consecutiva. La eliminación del ADN se puede efectuar en un momento arbitrario, después de que se hubo llevado a cabo la lisis de la muestra. Es conveniente después de la reacción por adición del ARN con un soporte sólido, por ejemplo degradar enzimáticamente al ADN, es decir someterlo a una digestión con una ADNasa. Puesto que, típicamente, el ADN reacciona por adición, asimismo en las condiciones de fijación del ARN, por lo menos parcialmente, con el soporte sólido, sobre cuya superficie puede ser a continuación degradado
25 selectivamente el ADN.
La digestión con una ADNasa se puede efectuar durante el proceso de purificación, p.ej. después de la fijación de los ácidos nucleicos a una fase sólida (la denominada degradación en una columna [en inglés "on-column"]), o sino, después del aislamiento del ARN, en una solución. La detección del ADN se efectúa usualmente mediante una PCR. 30 Una eliminación completa del ADN, de tal manera que ni siquiera por medio de unos fragmentos muy cortos de unas dianas con un número múltiple de copias (en inglés “multi-copy targets”) se efectúe ninguna amplificación por PCR, es técnicamente casi imposible, solamente debido al hecho de que existen determinadas secuencias y especies de ADN que no pueden ser degradadas mediante una digestión con una ADNasa. A pesar de todo, la eliminación del ADN mediante digestión con una ADNasa es significativa: Así, la digestión con una ADNasa, durante el aislamiento
35 de un ARN a partir de unas muestras de sangre entera, conduce usualmente a un desplazamiento por 8 -10 ciclos de los valores de Cp en la PCR en tiempo real (en inglés ”real time”). Debido a la relación semilogarítmica entre el valor de Cp y la concentración del ADN, esto significa aproximadamente un empobrecimiento por un factor de 250 -1.000.
40 Para la obtención del ARN aislado pueden pasar a usarse unos modos de proceder en sí conocidos. Así, el ARN aislado, puede ser por ejemplo eluido o respectivamente desorbido desde la fase sólida. Para esto, se puede utilizar una solución de elución, por ejemplo, un agua exenta de ARNasa o unas soluciones acuosas sólo ligeramente tamponadas, tales como, por ejemplo, unas Tris/HCl 5 M de pH 8,5.
45 Otro objeto del presente invento se refiere a la utilización de un estuche para el aislamiento de un ARN a partir de una muestra de sangre entera, que contiene por lo menos los siguientes componentes:
a) una solución acuosa de lisis que contiene por lo menos una sustancia para lisis en una concentración de 1 mol/l a 5 mol/l,
50 b) por lo menos un detergente, c) unos iones de magnesio, d) una proteinasa, en particular la proteinasa K.
El presente invento se refiere además a la utilización del estuche conforme al invento para el aislamiento de un ARN 55 a partir de una muestra de sangre entera.
El presente invento se explicará más detalladamente en lo sucesivo con ayuda de varios Ejemplos de realización.
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Ejemplo 1:Lisis de unas muestras de sangre entera y aislamiento del ARN en el formato Minispin con unas membranas de sílice
Para la lisis de las muestras de sangre 200 µl de una sangre entera se reúnen con 200 µl de un tampón de lisis y se mezclan enérgicamente. Una composición conforme al invento del tampón de lisis RNA Blood Lyse se representa como sigue:
GuSCN 3 M 5 % de Brij 58 (p/v) 0,015 % de N-lauroíl-sarcosina, MgCl2 100 mM.
A continuación, se añade a esto la proteinasa K (20 mg/ml de una solución patrón) y se incuba durante 15 min a la TA (acrónimo de "temperatura ambiente"). Este modo de proceder conforme al invento se designa en lo sucesivo como una lisis directa.
Aislamiento del ARN liberado
Para el aislamiento del ARN liberado, mediante la adición de 200 µl de etanol al 70 % (véase la etapa 9) se ajustan las condiciones de tal manera que el ARN se pueda fijar a una matriz de sílice. El procesamiento ulterior (a partir de la etapa 12) inclusive una digestión del ADN se efectúa con el estuche de purificación de ARN que está disponible comercialmente de la entidad MACHEREY-NAGEL, NucleoSpin RNA II, REF 740955. Este estuche contiene los siguientes componentes:
el tampón de lisis RA1 (que no es necesario en el presente caso) el tampón de lavado RA2 el tampón de lavado RA3 (concentrado) el tampón de desalinización con membranas MDB un tampón de reacción para una ADNasa recombinante una ADNasa recombinante liofilizada una ARNasa exenta de agua unas columnas de NucleoSpin Filter (que no son necesarias en el presente caso) unas columnas de NucleoSpin RNA II unos tubos de recogida un manual del usuario El tampón de lavado RA2 contiene el GuSCN así como un alcohol, el tampón de lavado RA3 contiene un etanol al 80 %, siendo el resto agua y unas sustancias tamponadoras.
Alternativamente a 200 µl de la muestra, se pueden procesar también unas cantidades que se desvían de ésta. Las relaciones entre la muestra de sangre, el tampón de lisis de sangre para ARN “RNA Blood Lysis” y el etanol son de
1:1:1. En el caso de un valor doble del volumen de sangre se duplican también las cantidades del tampón de lisis y del etanol.
Una evolución esquemática del procedimiento se representa en la siguiente tabla:
- Etapa
- 1
- 200 µl de sangre entera en un tubo con una capacidad de 1,5 ml
- 2
- 200 µl del tampón RNA Blood Lysis
- 3
- mezclar por inversión 3 veces
- 4
- 20 µl de la proteinasa K (aproximadamente 200 mg/ml)
- 5
- mezclar (con un vórtice)
- 6
- incubar durante 15 min a la temperatura ambiente en el sacudidor del tipo: Eppendorf Thermoshake, a 1.400 rpm
- 7
- centrifugar brevemente (durante 1 s, con 2.000 x g)
- 8
- añadir 200 µl de etanol al 70 %
- 9
- sacudir enérgicamente
- 10
- centrifugar brevemente (durante 1 s, con 2.000 x g)
- 11
- tratar con el estuche NucleoSpin RNA II Kit. Añadir con pipeta 700 µl del material lisado a una columna de NucleoSpin RNA II situada dentro del tubo de recogida
- 12
- centrifugar durante 30 s con 11.000 x g
- 13
- desechar el flujo que ha pasado y el tubo de recogida
- 14
- introducir la columna dentro de un nuevo tubo de recogida
- 15
- añadir 350 µl de MDB (acrónimo de "Membrane Desalting Puffer", tampón de desalinización con membranas)
- 16
- centrifugar durante 1 min con 11.000 x g
- 17
- añadir 95 µl de una ADNasa recombinante
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El tampón de lavado RA2 contiene GuSCN así como un alcohol, el tampón de lavado RA3 (con el contenido que se ha indicado más arriba) y el tampón de lavado RA4 contiene 70 % de etanol, siendo el resto agua.
- Etapa
- 1
- disponer previamente 400 µl de sangre entera
- 2
- añadir 400 µl del tampón RNA Blood Lysis
- 3
- mezclar (con un sacudidor o añadir y retirar con pipetas)
- 4
- añadir 10 µl de la proteinasa K (aproximadamente 20 mg/ml)
- 5
- mezclar (con un sacudidor, durante 5 s)
- 6
- incubar durante 15 min a la temperatura ambiente, de manera preferida en un sacudidor
- 7
- añadir 400 µl de etanol al 70 %
- 8
- mezclar (con un sacudidor o añadir y retirar por pipeteo)
- 9
- aplicar el material lisado sobre las placas de fijación de ARN NucleoSpin o sobre unas tiras de a 8
- 10
- a partir de aquí, seguir el protocolo NucleoSpin 8/96 RNA. El procesamiento se puede efectuar o bien en una centrifugadora o bajo un vacío.
La extracción en el formato de 96 pocillos se muestra a modo de ejemplo en la Fig. 6. En el presente caso se procesaron 8 muestras de sangre cada vez en una determinación en 3 veces mediando centrifugación y bajo un vacío. La determinación de la cantidad de ARN se efectuó por una espectrofotometría a 260 nm. Las muestras 1-8: 400 µl de una sangre entera, donantes individuales 1-8, n = 3 (A, B, C), que había sido estabilizada con EDTA. Se representan los valores individuales y de la media.
Estos resultados muestran que son posibles las dos posibilidades para el tratamiento de las muestras. Las fluctuaciones entre las muestras individuales de sangre representan de nuevo las fluctuaciones en el hematocrito (con diferentes cantidades de leucocitos y por consiguiente diferentes rendimientos de ARN).
Ejemplo 3:Automatización del procedimiento para el aislamiento del ARN a partir de una sangre entera -Procesamiento mediando utilización de perlas magnéticas
Como fase sólida para la fijación del ARN aislado se pueden emplear también otras distintas de las membranas de sílice que se han descrito precedentemente. En el siguiente Ejemplo de realización, en lugar de las membranas, se emplean unas perlas (en inglés beads) magnéticas. La separación y el aislamiento del ARN no se efectúan en el presente caso mediante una centrifugación o bajo un vacío sino por medio de una separación magnética en un dispositivo separador adecuado, p.ej. con unos imanes estáticos tales como el dispositivo de MACHEREY-NAGEL NucleoMag SEP, REF 744900, para placas de 96 pocillos.
A continuación se representa la evolución del procedimiento para el procesamiento de hasta 96 muestras. La lisis de las muestras de sangre y el aislamiento del ARN tienen lugar en unas placas de 96 pocillos. En el presente caso, el ARN se aísla, después de la lisis, con un estuche de purificación disponible comercialmente de la entidad MACHEREY-NAGEL, NucleoMag 96 RNA (REF 744350). El estuche contiene los siguientes componentes:
el tampón de lisis MR1 (que no se utiliza en el presente caso) el tampón de fijación MR2 el tampón de lavado MR3 el tampón de lavado MR4 el tampón de elución MR5 unas perlas magnéticas agua exenta de ARNasa un tampón de reacción para una ADNasa recombinante una ADNasa recombinante (liofilizada) el agente de reducción TCEP (que no se utiliza en el presente caso)
El tampón de fijación MR2 contiene > 90 % de isopropanol, siendo el resto agua. El tampón de lavado MR3 contiene GuSCN así como un alcohol, el tampón de lavado MR4 contiene aproximadamente 80 % de etanol, siendo el resto agua.
- Etapa
- 1
- disponer previamente 400 µl de una sangre entera
- 2
- añadir 400 µl del tampón RNA Blood Lysis
- 3
- mezclar (con un sacudidor o añadir y retirar por pipeteo)
- 4
- añadir 10 µl de la proteinasa K (aproximadamente 20 mg/ml)
- 5
- mezclar (con un sacudidor, durante 5 s)
- 6
- incubar durante 15 min a la temperatura ambiente, de manera preferida en un sacudidor
- 7
- añadir 28 µl de perlas magnéticas y 400 µl del tampón de fijación MR2
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También con este procedimiento se extrajo un gran número de muestras de sangre. En el caso de la utilización de 400 µl de sangre entera se aislaron, según fuese la muestra, 1-2 µg de un ARN con una relación A260/280 de aproximadamente 1,6. El procedimiento conforme al invento es adecuado, por lo tanto, también en combinación con una separación magnética de un ARN.
Ejemplo 4:Extracción de un ARN a partir de una sangre entera humana fresca y de otra congelada
En este ensayo el procedimiento conforme al invento se llevó a cabo con unas muestras de sangre entera congelada. Para esto se distribuyeron 6 muestras frescas de una sangre entera tratada con EDTA: una parte de las muestras se congeló a -20°C, la otra parte se almacenó, como comparación, durante un período de tiempo de 8 h a 4°C. A continuación, las muestras congeladas se descongelaron, y en un extracción paralela el ARN se aisló de acuerdo con el Ejemplo de realización 2. El rendimiento de ARN se representa en la Fig. 7. El procesamiento se efectuó bajo un vacío de acuerdo con el Ejemplo de realización 2, la determinación de la cantidad de ARN se efectuó por una espectrofotometría a 260 nm.
Color negro: muestras frescas de sangre, Color blanco: muestras congeladas de sangre. Muestras 1-6: 200 µl de una sangre entera, de los donantes individuales 1-6, que había sido estabilizada con EDTA. Se representan los valores de la media de n = 3.
Los resultados confirman que el procedimiento conforme al invento se puede emplear de igual manera para unas muestras frescas, que para unas muestras congeladas. Asimismo, se investigaron la pureza de un ARN (A260/280), la calidad de un ARN (el RIN) así como la aptitud de amplificar mediante una RT-PCR. Tampoco en el presente caso hubo unas diferencias significativas entre las muestras frescas y las muestras congeladas: la pureza y la calidad de un ARN eran comparables, y tampoco en el caso de la aptitud de amplificar se observó ninguna diferencia.
Ejemplo 5:Aislamiento del ARN a partir de sangre de animales
A modo de ejemplo de la utilización de sangre de animales, en este lugar se aisló el ARN a partir de una sangre de caballo congelada de acuerdo con el Ejemplo de realización 2. A partir de en total 5 muestras individuales de sangre, se pudo aislar en cada caso el ARN. En ningún caso se llegó a una obstrucción de la placa de fijación ni a otros hechos llamativos, todas las muestras pudieron ser procesadas sin problemas bajo un vacío. Por consiguiente, se pudo demostrar que el procedimiento conforme al invento no sólo es adecuado para una sangre humana entera sino también para unas muestras de sangre de otras especies.
Ejemplo 6:Concentraciones y componentes del tampón de lisis
El tampón de lisis conforme al invento tiene que asegurar que después de la adición de la muestra de sangre fuesen resueltos varios problemas. Así, se tienen que cumplir las siguientes cuatro premisas:
- 1.
- La proteinasa no debe de ser desactivada por el tampón. Se tiene que asegurar que también en las condiciones de altas concentraciones de sales que se habían escogido, tuviese lugar todavía una eficiente digestión de las proteínas.
- 2.
- Las ARNasas tienen que ser desactivadas para que no se influya negativamente sobre la calidad del ARN aislado.
- 3.
- La fijación del ARN a la fase sólida tiene que ser posible en las condiciones escogidas en cooperación con el etanol.
- 4.
- La lisis de la sangre entera tiene que estar asegurada.
En este contexto es especialmente relevante la concentración de la sal caotrópica. Por un lado, la sal conduce a la lisis de las células sanguíneas (característica 4), ella desactiva a las ARNasas (característica 2) y conduce a la fijación del ARN a la fase sólida (característica 3). Si la concentración es, por el contrario, demasiado alta, entonces las proteinasas son desactivadas y la lisis es incompleta; no se puede evitar una obstrucción de la columna en estas condiciones escogidas (característica 1).
Por lo tanto, se trata de escoger las condiciones de tal manera que se consiga una acción combinada óptima entre una sal caotrópica y una proteinasa. En un primer experimento, la concentración de GuSCN en el tampón de lisis se hizo variar, de acuerdo con el Ejemplo de realización 2, dentro de la región de concentraciones de 0,5, 1, 2, 3, 4 y 5 M. Se procesaron 4 muestras individuales de sangre.
Como resultado de esto, se comprobó que los pocillos se obstruyeron en el caso de unas concentraciones de GuSCN de 0,5 y 1 M. A pesar de la presencia de una proteinasa en la tanda, la eficiencia para la lisis del tampón de lisis (con una concentración final de GuSCN de 0,25 y 0,5 M) no es suficiente como para disgregar completamente a las muestras de sangre. La proteinasa por sí sola no conduce por lo tanto a una lisis satisfactoria de las muestras de sangre.
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