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费曼干货 || 揭秘:新冠病毒核酸检测的“内幕”——核酸提取与纯化

费小曼 科学指南针服务平台 2022-07-09


因为新冠病毒的爆发,核酸检测一词在人们的生活中频繁出现,春运期间,核酸检测的人数更是明显增加。核酸检测结果是诊断新冠病毒感染与否的标准。但核酸检测究竟是什么,医院及检测机构又是如何检测的,大概很多人都云里雾里并不清楚。



要了解核酸检测是什么,首先需要了解:核酸是什么?
核酸是地球上所有已知的生命体必不可少的一种组成物质。所有生物除朊病毒外都含有核酸,核酸要分为两种:脱氧核糖核酸、核糖核酸。脱氧核糖核酸,就是我们常说的DNA,是地球上几乎所有生物的遗传物质。而许多冠状病毒的遗传物质,则是RNA,也就是核糖核酸。新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒,病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其它病原体的标志物。

也就是说,如果在患者样本中检测到新型冠状病毒的特异核酸序列,则表明该患者可能被新型冠状病毒感染。

要进行核酸检测,就必然需要进行核酸提取与纯化。今天小曼就给大家简单讲讲核酸提取与纯化的相关知识。

核酸提取是分子生物学的基本组成部分,它为大量广泛研究和应用提供了答案(例如疾病检测、新物种识别、药物治疗反应的跟踪、病原体监测和分类等等)。核酸提取与纯化有多种方法,下面介绍其中两种比较常见有效的核酸提取和纯化方法。

01


离心柱法



大多数的离心柱法提取试剂盒都是以硅胶滤膜作为固相载体的,基于二氧化硅选择性结合DNA的独特属性。其原理是带负电的DNA骨架与带正电的硅胶滤膜之间的高亲和力。钠离子起到阳离子桥的作用,它可以吸引核酸磷酸骨架里带负电荷的氧。在高盐条件(pH≦7)下,钠离子可破坏水中的氢与硅中带负电荷的氧之间的氢键。通过大量漂洗去掉所有杂物后,用TE或Tris-HCl缓冲液或蒸馏水在低离子强度下(pH≧7)洗脱纯化的DNA。

离心柱的组成:

集液管
核酸纯化柱的集液管由医疗级的聚丙烯制成,容量为2ml和50ml
Column
核酸纯化柱的column由医疗级的聚丙烯制成,底部为网状或带接口,容量约为1ml或25ml
垫片
核酸纯化柱的垫片为特殊纤维材料,耐受酸碱和大部分的有机溶剂
滤膜
经过特别优化的进口原料的硅胶膜或者玻璃纤维膜,最大程度的吸附核酸


▲图1. 水中的氢与硅胶吸附柱中的氧形成的氢键


▲图2. 钠离子起到阳离子桥的作用吸引核酸磷酸骨架里带负电荷的氧


▲图3. 漂洗除去吸附的杂物


▲图4. 洗脱纯化DNA

02


磁珠法



磁珠分离技术是现今核酸纯化的一种简单高效的方法。带有磁荷的颗粒可通过磁场中的永磁将其移除。这些磁颗粒可用表面包被活性基团的氧化铁颗粒制成。因表面积大,结合核酸的能力较强,可作为较好的分离载体。如果赋予容器侧壁磁性,样品混合物中结合有核酸的磁珠则聚集到容器壁,直接倾倒容器可将其他杂质去除,避免了反复离心。磁珠表面包被有活性基团可特异性吸附核酸。


▲图5. 磁珠法核酸提取步骤

两种核酸提取与纯化的方法对比:


03


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