在過去的核酸萃取需要一連串繁瑣的過程，常用的萃取方式有兩大類[1]，(1)有機溶劑萃取純化法：以Phenol-Chloroform將細胞溶解(lysis)，再經過超高速離心使溶液分層，此時DNA會在水相層與其他成分(如蛋白質等)分開，最後再利用酒精或異丙醇讓DNA沉澱，得到純化的DNA；(2)非有機溶劑萃取法；(3)管柱萃取純化法(column purification)，其主要以陰離子界面活性劑將細胞打破後，透過酵素、抑制劑及鹽類等，達到去除雜質、使DNA鹽析並純化出DNA。傳統DNA的純化耗時、無法萃取完全、產量低以及萃取過程中的有機溶劑具有腐蝕毒性等，諸多問題需要被解決[2]。
隨著科技的日新月異，發展出許多高分子材料，而其中更衍伸出磁分離(Magnetic separation)的純化概念，結合分生、物理及化學的理論，透過結合磁性奈米粒的表面配體(ligand)不同，進行親和性的反應，可用於不同物質的純化，例如：蛋白質、DNA、抗體等[3]。在核酸領域，舉凡poly-A mRNA、DNA純化及次世代NGS都有此技術參與[3]。這樣的純化方式泛稱固相-液相可逆化固定的分離純化技術(Solid Phase Reversible Immobilisation, SPRI)，比起以往的單純矽粒子具有更好的分離效率。
磁珠的發明構想最初來自於挪威科技大學的化學家John Ugelstad，他在1976年以聚苯乙烯(Polystyrene)為主要材料，製造出均勻磁化的球體粒子(稱為Dynabeads®)[3]。另外，在1979年Vogelstein與Gillespie發現玻璃粉末上的矽能在碘化鈉的存在下能與核酸產生鍵結，之後許多科學家陸續利用此方法應用在不同的核酸萃取，例如：萃取質體DNA、噬菌體核酸等，而此方法針對不同的核酸類型，可透過lysis buffer與binding buffer中的離子強度與pH值來調控吸附核酸的強弱(圖一) [2]。
圖一、利用離子強度與pH值來調控核酸吸附能力
磁珠的原理主要為磁珠表面覆蓋一層可以吸附核酸的矽，將磁珠與欲純化的檢體混合後，利用pH值及離子濃度的不同，來調控磁珠上矽對核酸的吸附能力，在磁珠吸附核酸後，待雜質清洗乾淨後，再透過洗滌緩衝液讓核酸與磁珠分開，達到純化的結果(圖二)[2]。
圖二、磁珠萃取流程及原理
磁珠應用在核酸萃取有極高的變通性與實用性，更發展出利用磁盤或磁棒的磁性來純化核酸，而過程中不需要離心的步驟，因此提供野外或無離心機的狀況下使用，另外，磁珠萃取也被設計為能馬上換成機械自動化大量操做的儀器，更能夠節省操作時間以及人力的需求(圖三) [2]。在未來隨著分子材料的發展，讓磁珠純化的技術更加突破，提高核酸萃取的效率、便利性以及準確性，提供分子檢驗的一大利器。
圖三、用於磁珠萃取的機器及規格
Edited by A-Kai
參考資料：
1. www.thco.com.tw/v_comm/inc/download_file.asp?re_id=2627&fid=18547
2. www.vghtc.gov.tw/GipOpenWeb/wSite/public/Attachment/f1397523009614.pdf
3. https://goo.gl/wivzAm
留言列表
基因叔叔講期刊給你聽 (7)
