首页技术服务技术资讯

DNA提取纯化新技术浅谈——核酸电泳纯化技术

2016-06-07

       核酸的提取和纯化是法医DNA物证检验的关键技术之一,目前实验室最常用的方法包括核酸纯化柱(Spin column)磁珠法和clean-up系统,磁珠法由于操作简便、快速,能够提取到高纯度的核酸DNA,并且可以自动化,因此成为目前法医DNA实验室核酸提取纯化的主要手段。但磁珠法由于磁珠吸附DNA分子的不均衡、且在后续洗脱过程中会造成核酸的断裂和损失,因此在疑难检材的检验过程中,存在PCR扩增失败, DNA检验不成功的情况。

       目前在法医物证检验中,疑难检材主要包括以下特征:
       1、低拷贝的DNA,如何提高低拷贝(LCN)检材如接触DNA在检验过程中DNA的提取效率,提高检测成功率;
       2、抑制剂含量高且种类多,如何有效去除纺织品、毛发、组织、骨头、土壤等检材中含有的抑制剂,提高PCR扩增成功率;
       3、高度降解,如何提高高度降解检材的DNA检出率;
 
       据了解,一项由美国司法部资助的研究项目:使用SCODA(同步旋转电场技术)有效去除核酸提取过程中的各种类型的抑制剂,且相关论文已经在国际法医学杂志发表,该论文介绍了该种新型的DNA纯化技术---同步旋转电场技术(Aurora,由加拿大Boreal Genomics 公司提供),论文中作者选择了多种影响PCR扩增的抑制剂,将SCODA技术和当前多款主流的DNA纯化试剂盒性能进行比较,并将纯化后的检材进行STR分型,用来更深入的研究抑制剂对后期分型的影响,论文中包含以下常见的抑制剂:
  • 黑色素:存在于毛发和组织中
  • 胶原和磷酸钙:存在于骨骼和组织中
  • 腐植酸:存在于土壤中 
  • 血红素:存在于新鲜血液中 
  • 单宁和染料:存在于衣物和各种纺织品中 
       下图是使用SCODA技术和常见纯化试剂盒对于不同抑制剂去除效果的比较;
 
图a:  DNA样本中加入黑色素和腐殖酸后的纯化效果(使用SCODA技术)
图b:  DNA样本中加入黑色素后使用某国际知名品牌纯化试剂盒的纯化效果
图c   DNA样本中加入腐殖酸后的使用某国际知名品牌纯化试剂盒的纯化效果
 
       研究结果表明,对于含有对PCR有严重抑制作用的检材,使用SCODA电泳提取纯化技术,对检材的纯化效果远远优于传统的磁珠法和固相吸附技术,相关测试结果如下:
 
1、SCODA技术(Aurora)和某纯化试剂盒去除不同抑制剂后,最终STR分型位点获取率和信号强度比较结果
 
 
2、将含有600ug 腐植酸的检材,分别用SCODA技术(Aurora)和某试剂盒纯化后,进行STR分型, Aurora可以获得很好的峰值信号,而使用传统试剂盒纯化的样品信号非常微弱
 
 
       综上述,SCODA电泳提取纯化技术相对于传统的纯化试剂盒的优势明显,主要包括:
  • 提高低拷贝DNA检材的提取量和纯度,获得更高PCR扩增的成功率
  • 高效去除检材中的抑制剂和污染物:有效的去除纺织品、血液、毛发、组织、骨头、土壤等各种检材中的抑制剂和污染物,相对于传统技术,对污染物的去除更彻底,可直接用于后续的扩增、克隆和分析
  • 保持DNA片段的完整性,不会因机械作用造成DNA片段损坏