一、基本原理
血液中DNA的提取主要来源于白细胞的细胞核,因为成熟红细胞无细胞核。提取过程需通过化学或物理方法裂解细胞膜,释放DNA,并去除蛋白质、脂类等杂质,最终纯化出高完整性的DNA分子。
二、核心步骤
样本采集与预处理
抗凝剂选择:常用EDTA、肝素或柠檬酸钠抗凝,防止血液凝固(凝血样本需特殊处理)。
红细胞裂解:利用低渗缓冲液(如ELS裂解液:NH4Cl+Tris)选择性裂解红细胞,保留白细胞。
白细胞裂解与DNA释放
裂解液作用:含SDS(十二烷基硫酸钠)破坏细胞膜和核膜,蛋白酶K降解核蛋白,释放DNA。
杂质去除与DNA纯化
传统方法:酚/氯仿抽提去除蛋白质,乙醇或异丙醇沉淀DNA。
现代技术:硅胶膜离心柱法:利用硅基质吸附DNA,通过洗涤液去杂质,低盐缓冲液洗脱。
磁珠法:磁性硅胶珠特异性结合DNA,磁分离后洗脱。
DNA溶解与保存
溶解于TE缓冲液(Tris-EDTA)或纯水,避免过度干燥影响溶解度。
短期保存于4℃,长期建议-80℃冷冻,避免反复冻融。
三、不同方法的比较
方法优点缺点适用场景
酚氯仿抽提法成本低,适合大样本量步骤繁琐,有毒试剂接触风险基础研究
硅胶膜离心柱法快速、高纯度,自动化兼容试剂盒成本较高临床检测、PCR/NGS
磁珠法高效、可处理大体积样本依赖磁分离设备液态活检、ctDNA提取
Chelex快速法无需有机溶剂,操作简便DNA片段较短,纯度较低法医学、快速筛查
四、关键注意事项
样本质量:
新鲜抗凝血提取效率最高,冻存样本需避免反复冻融。
肝素可能抑制PCR反应,建议优先选择EDTA抗凝。
污染控制:
避免外源DNA污染(如操作环境、试剂)。
使用DEPC水配制试剂以灭活RNase。
技术优化:
裂解时间与温度需根据样本类型调整,例如冻存凝血需延长裂解。
大体积样本(如10ml血浆)推荐磁珠法提高回收率。
五、应用领域
疾病诊断:
肿瘤ctDNA检测(如EGFR突变、KRAS突变)用于靶向治疗。
感染性疾病病原体DNA筛查(如病毒序列检测)。
遗传分析:
亲子鉴定、SNP分型、基因表达谱分析。
科研探索:
甲基化分析、拷贝数变异研究、染色体重排检测。
六、未来趋势
随着技术进步,自动化提取设备(如Maxwell RSC系统)和一体化试剂盒(如中科百抗、QIAGEN)正逐步取代传统方法,提升效率并降低人为误差此外,针对微量DNA(如循环肿瘤DNA)的超灵敏提取技术,为精准医疗提供了更多可能
通过以上解析,我们不仅能理解血液DNA提取的科学原理,还能根据实际需求选择最优方法,为医学诊断和生物学研究奠定坚实基础。