การสกัดดีเอ็นเอเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญในการทดลองทางอณูชีววิทยาหลายอย่าง. ตั้งแต่การวินิจฉัยทางการแพทย์ไปจนถึงนิติเวช, การได้รับ DNA คุณภาพสูงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิเคราะห์ขั้นปลายน้ำที่ประสบความสำเร็จ. อย่างไรก็ตาม วิธีการสกัด DNA แบบเดิมๆ อาจเป็นเรื่องที่น่าเบื่อได้, ใช้เวลานาน, และต้องใช้สารเคมีที่เป็นพิษ.
นี่คือที่มาของความมหัศจรรย์ของลูกปัดแม่เหล็ก! มีสองวิธีในการสกัด DNA โดยใช้เม็ดแม่เหล็ก, หนึ่งคือการสกัดด้วยตนเอง, และอีกวิธีหนึ่งคือการใช้ เครื่องสกัดกรดนิวคลีอิก.
อ่านต่อเพื่อเรียนรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับเครื่องมือเหล่านี้และพลังพิเศษของเครื่องมือเหล่านี้เมื่อพูดถึงการปฏิวัติ การทำให้ดีเอ็นเอบริสุทธิ์.
ลูกปัดแม่เหล็กคืออะไร?
ลูกปัดแม่เหล็ก, หรือที่เรียกว่าอนุภาคแม่เหล็ก, เป็นอนุภาคทรงกลมขนาดเล็กที่ทำจากเหล็กออกไซด์เช่นแมกนีไทต์. คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของพวกเขา? พวกมันกลายเป็นแม่เหล็กเมื่อมีสนามแม่เหล็ก. ช่วยให้จัดการและแยกชิ้นส่วนได้ง่ายโดยใช้แม่เหล็ก.
ข้อดีที่สำคัญบางประการของลูกปัดแม่เหล็ก:
- ซุปเปอร์พาราแมกเนติก – ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะดึงดูดแม่เหล็กอย่างแรงในสนามแม่เหล็ก แต่จะสูญเสียความเป็นแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเมื่อสนามแม่เหล็กถูกลบออก. จึงไม่เกิดการเกาะกันเป็นก้อนหรือการรวมตัว.
- ขนาดเล็ก –โดยทั่วไประหว่างนาโนเมตรถึงไมโครเมตร, รองรับพื้นที่ผิวสูงในการจับ DNA.
- แยกง่าย – การใช้แม่เหล็กช่วยให้แยกออกจากกันได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องหมุนเหวี่ยง.
- เป็นมิตรกับระบบอัตโนมัติ – การจัดการด้วยแม่เหล็กช่วยให้ระบบอัตโนมัติทำงานได้ดี.
- ความยืดหยุ่น – การปรับเปลี่ยนพื้นผิวหลายอย่างทำให้เกิดความจำเพาะสำหรับชีวโมเลกุลที่แตกต่างกัน.
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เม็ดบีดแม่เหล็กเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับการแยกและทำให้ DNA บริสุทธิ์ในห้องปฏิบัติการ. แต่พวกเขาใช้เวทย์มนตร์ได้อย่างไร? อ่านต่อ!
เม็ดแม่เหล็กทำให้ DNA บริสุทธิ์ได้อย่างไร?
เม็ดบีดแม่เหล็กทำให้พื้นผิวแข็งซึ่ง DNA สามารถจับยึดได้, ทำให้แยกจากส่วนประกอบตัวอย่างอื่นๆ ได้. สิ่งนี้เกิดขึ้นในสามขั้นตอนหลัก:
ผูกพัน
ขั้นตอนแรกที่สำคัญนี้เกี่ยวข้องกับการบ่มเม็ดแม่เหล็กด้วยตัวอย่าง DNA ภายใต้เงื่อนไขที่ส่งเสริมการดูดซับ DNA ไปยังพื้นผิวของเม็ดบีด. ตัวอย่างเช่น, เกลือ chaotropic ที่รบกวนพันธะไฮโดรเจนมักใช้เพื่อช่วยจับ DNA กับเม็ดแม่เหล็กที่เคลือบด้วยซิลิกา.
ซักผ้า
เมื่อ DNA ถูกตรึงไว้บนเม็ดบีด, สามารถแยกได้โดยใช้แม่เหล็ก. สารปนเปื้อนและสิ่งสกปรกจะยังคงอยู่ในสารละลายและถูกชะล้างออกไป, ทิ้ง DNA สะอาดที่ติดอยู่กับเม็ดแม่เหล็ก.
ชะล้าง
ในที่สุด, DNA บริสุทธิ์จะถูกปล่อยออกมาจากเม็ดบีดในระหว่างขั้นตอนการชะล้าง. ซึ่งมักใช้บัฟเฟอร์เกลือต่ำ ซึ่งทำให้ DNA แยกตัวออกจากพื้นผิวเม็ดบีด. ลูกปัดแม่เหล็กถูกดึงออกไป, ออกจากความบริสุทธิ์, DNA ที่เข้มข้นในสารละลายสำหรับการวิเคราะห์ขั้นปลาย.
ผลลัพธ์? เร็ว, การสกัด DNA อย่างง่ายโดยไม่ต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์หรือการตกตะกอนของเอธานอล!
ลูกปัดแม่เหล็กการทำให้บริสุทธิ์ DNA ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคืออะไร?
ลูกปัดแม่เหล็กหลากหลายชนิดที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันมีจำหน่ายในท้องตลาดแล้ว. มาดูตัวเลือกยอดนิยมบางส่วนกัน:
ลูกปัดแม่เหล็กเคลือบซิลิกา
พื้นผิวซิลิกาจับกับ DNA ได้อย่างง่ายดายเมื่อมีเกลือที่ก่อให้เกิดความวุ่นวาย เช่น กัวนิดิเนียม คลอไรด์ หรือโซเดียมไอโอไดด์. การซักจะขจัดสิ่งปนเปื้อน, และดีเอ็นเอสามารถชะออกได้อย่างง่ายดายโดยใช้น้ำหรือบัฟเฟอร์เกลือต่ำ. เม็ดซิลิกามีราคาไม่แพงและให้การฟื้นตัวของ DNA สูง.
เม็ดแม่เหล็กเคลือบสเตรปตะวิดิน
สิ่งเหล่านี้จับกับโมเลกุลที่มีไบโอติน เช่น โปรตีน, ดีเอ็นเอ, และแอนติบอดี. มักใช้เพื่อตรึงโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่มี biotinylated เพื่อการจับ DNA แบบกำหนดเป้าหมาย. เม็ดบีดที่เคลือบด้วยสเตรปตะวิดินมีการจับที่ไม่จำเพาะต่ำและมีจลนพลศาสตร์ในการจับที่รวดเร็ว.
ลูกปัดแม่เหล็กเคลือบคาร์บอกซิล
พื้นผิวคาร์บอกซิลที่มีประจุลบมีปฏิกิริยารุนแรงกับกลุ่มที่มีประจุบวกบนสารชีวโมเลกุล เช่น โปรตีน. ซึ่งช่วยให้สามารถเลือกเพิ่มคุณค่าของโมเลกุลที่ประกอบด้วยกลุ่มอะมิโน เช่น DNA ได้. เม็ดบีดคาร์บอกซิลมีประโยชน์สำหรับการควบคู่โควาเลนต์ของเอนไซม์หรือแอนติบอดี.
ลูกปัดแม่เหล็กเคลือบเอมีน
สิ่งเหล่านี้มักใช้สำหรับการมีเพศสัมพันธ์โควาเลนต์ของ DNA หรือโอลิโกนิวคลีโอไทด์, ให้พื้นผิวสำหรับการปรับเปลี่ยนแบบกำหนดเอง. เม็ดบีดเอมีนมีการยึดเกาะที่ไม่จำเพาะต่ำ.
เม็ดแม่เหล็กโปรตีน A/G
สิ่งเหล่านี้ถูกเคลือบด้วยรีคอมบิแนนท์โปรตีน A หรือโปรตีน G, ซึ่งจับบริเวณ Fc ของแอนติบอดี. เม็ดบีดสามารถเลือกตรึงและทำให้แอนติบอดีบริสุทธิ์สำหรับการประยุกต์ใช้ภูมิคุ้มกันบกพร่องได้.
เม็ดบีดแม่เหล็กที่หลากหลายนี้ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบโปรโตคอลการทำให้บริสุทธิ์สำหรับการสกัด DNA จากตัวอย่างทุกประเภท!
การประยุกต์ใช้เม็ดแม่เหล็ก DNA Purification มีอะไรบ้าง?
ลูกปัดแม่เหล็กเพรียวลม การทำให้ดีเอ็นเอบริสุทธิ์ ในเทคนิคอณูชีววิทยามากมาย:
- การสกัดดีเอ็นเอ – จากเลือด, การเพาะเลี้ยงเซลล์, เนื้อเยื่อ, พืช, ดิน – มันชื่อคุณ!
- การเตรียมพลาสมิด – แยกคุณภาพสูงได้อย่างรวดเร็ว พลาสมิดดีเอ็นเอ จากแบคทีเรีย.
- พีซีอาร์ ทำความสะอาด – ลบไพรเมอร์, นิวคลีโอไทด์, และเอนไซม์จากผลิตภัณฑ์ PCR.
- การเลือกขนาด – แยกชิ้นส่วน DNA เหมือนการเตรียมตัวอย่างสำหรับการจัดลำดับยุคถัดไป.
- การเตรียมตัวอย่างสำหรับการจัดลำดับ – Cleanup Sanger หรือปฏิกิริยาลำดับ NGS.
- การเสริมคุณค่าดีเอ็นเอ – คัดเลือกลำดับดีเอ็นเอเป้าหมายให้บริสุทธิ์.
- ภูมิคุ้มกันบกพร่อง – แยกคอมเพล็กซ์ DNA-โปรตีน.
- การแยกเซลล์– เม็ดแม่เหล็กที่เคลือบด้วยแอนติบอดีสามารถจับจำนวนเซลล์จำเพาะ เช่น การหมุนเวียนของเซลล์เนื้องอก.
การใช้เม็ดแม่เหล็กในการสกัด DNA มีประโยชน์อย่างไร?
การสกัด DNA แบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนที่น่าเบื่อหรือขั้นตอนการแยกคอลัมน์. ลูกปัดแม่เหล็กมีข้อดีหลายประการ:
ความเรียบง่าย
การเริ่มต้นใช้งานลูกปัดแม่เหล็กเป็นเรื่องง่าย. การใช้งานช่วยลดขั้นตอนการหมุนเหวี่ยงหรือสุญญากาศหลายขั้นตอน, โปรโตคอลที่มีความยาว, และตัวทำละลายอินทรีย์ที่เป็นอันตราย. เพียงเพิ่มตัวอย่าง, ฟักไข่ลูกปัด, แม่เหล็ก, ล้าง, และสุภาพ – เสร็จแล้ว!
ความเร็ว
การจับ DNA เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว. การแยกด้วยแม่เหล็กช่วยเพิ่มความเร็วในการแยกได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการหมุนเหวี่ยงหรือการกรอง. การทำให้บริสุทธิ์สามารถเสร็จสิ้นได้ภายในเวลาเพียงเล็กน้อย 10-15 นาที.
การฟื้นตัวสูง
การฟื้นตัวของ DNA อยู่ในระดับสูงอย่างต่อเนื่อง (โดยทั่วไป 60-90%) ต้องขอบคุณบัฟเฟอร์การยึดเกาะที่ปรับให้เหมาะสมและขั้นตอนการล้าง.
ความสามารถในการขยายขนาด
เทคโนโลยีการแยกด้วยแม่เหล็กสามารถปรับขนาดได้อย่างง่ายดายตั้งแต่การเตรียมแต่ละขั้นตอนไปจนถึงรูปแบบอัตโนมัติที่มีปริมาณงานสูง เช่น เพลต 96 หลุม.
ราคาถูก
อนุภาคแม่เหล็กเป็นทางเลือกที่เหมาะสมแทนเสาหมุนหรือระบบกรอง. และการประมวลผลที่เป็นมิตรต่อระบบอัตโนมัติช่วยลดต้นทุนแรงงาน.
ความสมบูรณ์ของดีเอ็นเอ
การทำให้บริสุทธิ์อย่างอ่อนโยนช่วยรักษาขนาดและความเสถียรของ DNA. การไม่มีแรงเฉือนเชิงกลจะช่วยป้องกันการสลายตัวของชิ้นส่วนดีเอ็นเอขนาดยาว.
ความเก่งกาจ
ประเภทเม็ดบีดและเคมีพื้นผิวที่หลากหลายรองรับตัวอย่างหลากหลายประเภทและความต้องการในการทำให้บริสุทธิ์.
ระบบอัตโนมัติ
การจัดการด้วยแม่เหล็กช่วยให้ระบบอัตโนมัติสมบูรณ์แบบโดยใช้หุ่นยนต์ขนถ่ายของเหลวและตัวแยกแม่เหล็ก. ช่วยให้สามารถสกัด DNA ในปริมาณมากได้อย่างง่ายดาย.
ข้อดีเหล่านี้ทำให้ลูกปัดแม่เหล็กเป็นตัวเลือกแรกสำหรับความคล่องตัว, การสกัด DNA คุณภาพสูงในห้องปฏิบัติการและการใช้งานจำนวนมาก!
ภาพรวมโปรโตคอลการสกัด DNA เม็ดแม่เหล็ก
ตอนนี้เราได้พูดถึงพื้นฐานของการสกัด DNA เม็ดแม่เหล็กแล้ว, มาดูขั้นตอนโปรโตคอลทั่วไปโดยย่อกัน:
- การสลายเซลล์ –ทำลายเซลล์โดยใช้กายภาพ, เคมี, หรือการสลายของเอนไซม์. สิ่งนี้จะปล่อย DNA เข้าสู่สารละลาย.
- ผูกพัน – เพิ่มลูกปัดแม่เหล็กและบัฟเฟอร์เข้าเล่ม. ฟักตัวเพื่อให้ DNA ดูดซับลงบนเม็ดแม่เหล็ก.
- การแยกแม่เหล็ก – ใช้แม่เหล็กเพื่อแยก DNA ที่เกาะด้วยลูกปัดและกำจัดส่วนลอยเหนือตะกอน.
- ล้าง – โดยที่ DNA ยังคงตรึงอยู่บนเม็ดบีด, ล้างสิ่งปนเปื้อนและสิ่งสกปรกด้วยบัฟเฟอร์ล้างแอลกอฮอล์.
- ชะล้าง –แขวนเม็ดบีดใหม่ในบัฟเฟอร์การชะเกลือต่ำเพื่อปล่อย DNA ที่บริสุทธิ์ลงในสารละลาย.
- การแยกแม่เหล็ก – ดึงดูดใจอีกครั้ง, และถ่ายโอนสารชะล้างที่มี DNA บริสุทธิ์ไปยังหลอดใหม่.
และนั่นก็คือ! ขณะนี้ DNA พร้อมสำหรับการใช้งานดาวน์สตรีม เช่น PCR แล้ว, การเรียงลำดับ, จีโนไทป์, และอื่น ๆ. การปรับโปรโตคอลพื้นฐานนี้ให้เข้ากับตัวอย่างหรือความต้องการปริมาณงานที่แตกต่างกันนั้นทำได้ตรงไปตรงมาด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อย.
