自動化核酸提取
無論是確定基因的存在或基因序列、改變基因序列,還是研製新疫苗,所有分子生物學和現代醫學的大部分都從根本上與操縱核酸有關。為此,需要將這些 RNA 和 DNA 從發現它們的基質中分離出來、純化並達到有用的濃度。
越來越多的研究人員轉向自動化以簡化和加速核酸的提取,包括部分或全部裂解、結合、洗滌和洗脫步驟,可能還有一些上游樣品製備和處理以及下游應用. 在這裡,我們將介紹一些可用於自動化核酸提取的選項,並提供一些提示和建議,幫助您選擇最適合您實驗室需求的系統,並在此過程中充分利用它。
自動化核酸提取
“核酸提取可能非常繁瑣且耗時,”Promega 現場支持科學家團隊的主管 Rick Grygiel 指出。
INTEGRA 現場應用專家 Carol Loring 補充說:“手動核酸提取的所有步驟都涉及在試管和孔之間移動液體,並且通過自動化,分析人員不會因執行如此多的移液步驟而感到疲勞或精疲力竭”生物科學。這也是“可能發生錯誤的地方:移液錯誤,無論是體積錯誤,還是從錯誤的試管轉移或貼錯標籤的錯誤。……儀器的優勢在於不會發生這些錯誤,因為機器不會出錯——它們總是移動到正確的試管,並且它們總是移液正確的體積。”
Grygiel 指出,您還可以獲得日常的一致性、可重複性和再現性。儀器通常可以縮短周轉時間,並允許技術人員走開,將時間投入到其他任務中。
根據所用儀器的類型,自動化還可以更輕鬆地跟踪樣品,確保正確執行步驟,並建立監管鏈——從而有助於合規性,PerkinElmer 的化學品業務部產品高級總監 Uwe Jäntges 補充道.
儀表類型
Grygiel 指出,自動化核酸提取通常需要比自動化 PCR 設置更複雜的處理,後者通常只是液體處理。例如,它需要大量混合,這通常通過尖端混合(研磨)或某種類型的軌道振盪裝置來完成。大多數情況下,磁珠被用來使事情更加自動化,需要磁分離裝置將磁珠與上清液分離。
自動化設備可以運行從手持式電子移液器到提供無人值守端到端性能的無所不包系統的範圍。
電動移液器的升級可能是專用或完全用戶可編程(開放平台)移液機器人,其任務是從一個點(例如,槽、管或多孔板)吸取液體並輸送它給另一個。這可以通過多次迭代連續完成。
有時實驗室只是在尋找自動化來完成重複性任務,而一個小型、廉價、易於編程的移液機器人來減輕實驗室中的一些勞動可能就是答案,Loring 說。其他步驟,例如將板移動到搖床或加熱器上,可以手動完成,或者移液機器人可以與其他儀器集成。
還有一些儀器可以完成整個核酸提取,也許(部分)上游製備步驟和下游檢測分析,無需任何人工干預。
注意事項
處理足夠樣本的實驗室可能會從自動化中獲益。在研究選擇哪種儀器時,樣本的數量和頻率只是需要考慮的兩件事。樣品的類型和體積、吞吐量和所需的輸出濃度是其他因素。
應考慮總成本。Jäntges 認為,“人們不尋求最高自動化程度的原因僅僅是預算問題。”
開放平台允許用戶選擇自己的試劑和耗材,而封閉系統可能會要求使用特定的試劑盒。通常情況下,一個封閉的平台將以成本價甚至虧本出售,因為“我們的收入來源是試劑流,”Jäntges 解釋說。
尺寸是另一個因素。“在一些實驗室中,空間非常寶貴,更大的自動化系統可以達到兩米長和半米或更深,”負責高通量純化化學的 Promega 產品經理 Eric Vincent 指出。另一方面,Loring 指出,移液機器人“可以放在工作台上或生物安全櫃內。”
其他考慮因素與準備和使用儀器的專業知識和舒適度以及所需的靈活性有關。如果實驗室專門從事一項任務——例如,為下一代測序文庫製備準備全血樣本——那麼定制的專用儀器可能更易於編程、設置、使用和故障排除. 另一方面,需要儀器來執行多項任務的實驗室——例如,一天進行核酸提取,然後進行 ELISA——可能會受益於更開放的平台。“開放平台可能會更加複雜,因為它不是交鑰匙工程,”Grygiel 說。“但是有了開放平台,你基本上可以在預算限制內做任何你想做的事情。”
故障排除
當人們努力將某事自動化時,Grygiel 通常建議“縮小可能導致問題的步驟”,通過執行自動化協議和手動完成其中一個步驟來隔離問題。如果這不能解決問題,則重複不同的手動步驟,依此類推。“然後你可以看到儀器沒有重現可以手動完成的步驟。”
例如,“當我確定儀器的液體處理參數時,我會使用手動移液器來查看溶液的實際移動情況。你能以多快的速度把它畫在筆尖上?你能以多快的速度從尖端分配它?如果它是粘稠的東西並且移動緩慢,您可能需要延遲吸入……甚至是打擊以確保將所有東西都取出來。或者如果你有一些易揮發的東西並且你看到它開始從尖端滴落,你可能需要添加一個尾部氣隙,“他解釋道。“有很多藝術與你的科學相得益彰。”
文章作者-Josh P. Roberts
喬什·P·羅伯茨 (Josh P. Roberts) 擁有科學史和科學哲學的碩士學位,並且還攻讀了博士學位。明尼蘇達大學分子、細胞、發育生物學和遺傳學項目,以及眼部免疫學論文研究。