一、实验原理
从外周血中提取DNA的核心目标是获取白细胞中的基因组DNA。由于红细胞无细胞核,而白细胞含有丰富的DNA,实验需通过以下步骤实现:红细胞裂解:利用红细胞与白细胞膜结构的差异,使用裂解液(如ELS)选择性破坏红细胞膜,通过离心去除裂解产物,保留白细胞沉淀。
白细胞裂解与DNA释放:通过离子型表面活性剂(如SDS)破坏白细胞膜和核膜,并结合蛋白酶K降解核蛋白,使DNA游离于溶液中。
去除蛋白质杂质:采用酚/氯仿抽提法或盐析法沉淀变性蛋白质,使DNA保留在上清液中。
DNA沉淀与纯化:在高盐环境下,利用无水乙醇或异丙醇使DNA析出,并通过离心收集沉淀,最后用乙醇洗涤去除残留杂质。
二、实验步骤(以经典酚/氯仿法为例)
样本预处理:
采集5 mL外周血,EDTA抗凝,离心去除血浆,保留白细胞层。
加入红细胞裂解液(如ELS),离心去除裂解后的红细胞碎片。
白细胞裂解与消化:
加入裂解缓冲液(含SDS和蛋白酶K),37℃孵育过夜或50℃消化4小时,彻底降解蛋白质。
酚/氯仿抽提:
依次用等体积饱和酚、酚/氯仿(1:1)、氯仿抽提,去除蛋白质和脂类杂质,保留含DNA的上清液。
DNA沉淀与洗涤:
加入乙酸钠(NaAc)和无水乙醇,-20℃静置使DNA析出,离心收集沉淀。
用70%乙醇洗涤DNA沉淀,去除盐分后晾干。
DNA溶解与保存:
将DNA溶于TE缓冲液(pH 8.0),-20℃或-80℃长期保存,避免反复冻融。
三、其他常用方法及特点
盐析法:无需酚类试剂,通过高浓度盐溶液(如NaCl)沉淀蛋白质,操作简便且成本低,但DNA纯度略低。
碘化钾法:步骤少、时间短,适用于快速提取,但可能残留抑制剂影响后续PCR。
商业试剂盒法(如QIAGEN):采用硅胶柱纯化,操作标准化,DNA纯度高,适合临床检测,但成本较高。
四、DNA质量鉴定
浓度与纯度检测:
紫外分光光度法测定A260/A280比值(理想值1.8-2.0),A260/A230>2.0表明无有机溶剂残留。
完整性检测:
琼脂糖凝胶电泳观察条带,完整基因组DNA应呈现单一清晰条带,无拖尾或降解。
五、注意事项
防止污染:全程使用无菌耗材和DEPC水,避免外源DNA酶污染。
样本新鲜度:溶血或陈旧血液可能导致DNA降解,需尽快处理。
裂解液选择:酚类试剂需严格调节至pH 8.0,否则DNA可能溶解损失。
温度控制:乙醇沉淀需在低温(-20℃)进行以提高得率。
六、应用场景
外周血DNA广泛用于基因诊断(如遗传病筛查)、分子生物学研究(如PCR、Southern blot)及法医学鉴定。例如,通过荧光原位杂交(FISH)可鉴定染色体异常,而Y染色体微缺失检测需依赖高纯度DNA。
总结:
外周血DNA提取是分子生物学的基础技术,需根据实验需求选择合适方法,严格操作流程以获得高质量DNA,为后续分析奠定可靠基础。