مقدمة
ما هو استخراج الحمض النووي؟
في أبسط المصطلحات ، فإن استخراج الحمض النووي هو إزالة الحمض النووي الريبي و/أو الحمض النووي من عينة وكل الفائض غير الضروري. تقوم عملية الاستخراج بعزل الأحماض النووية من عينة وتنتجها في شكل انخراط مركّز ، خالٍ من التخفيفات والملوثات التي يمكن أن تؤثر على أي تطبيقات مجرى النهر.
تطبيقات استخراج الحمض النووي
يتم استخدام الأحماض النووية النقية في عدد كبير من التطبيقات المختلفة ، والتي تتراوح بين العديد من الصناعات المختلفة. ربما تكون الرعاية الصحية هي المنطقة التي يتم فيها استخدامها أكثر ، مع الحمض النووي الريبي المنقى والحمض النووي المطلوبة لمجموعة مختلفة من أغراض الاختبار المختلفة.
تشمل تطبيقات استخراج الحمض النووي في الرعاية الصحية:
- تسلسل الجيل التالي (NGS)
- التنميط الوراثي SNP المستند إلى التضخيم
- النمط الوراثي القائم على الصفيف
- التقييد إنزيم هضم
- تحليلات باستخدام الإنزيمات المعدلة (مثل الربط والاستنساخ)
هناك أيضًا حقول أخرى تتجاوز الرعاية الصحية حيث يتم استخدام استخراج الأحماض النووية ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر اختبار الأبوة والطب الشرعي والجينوم.
تاريخ موجز لاستخراج الحمض النووي
استخراج الحمض النووييعود تاريخه إلى شوط طويل ، حيث تم تنفيذ أول عزل معروف من قبل طبيب سويسري يدعى فريدريش ميشر في عام 1869. كان ميشر يأمل في حل المبادئ الأساسية للحياة من خلال تحديد التركيب الكيميائي للخلايا. بعد الفشل مع الخلايا اللمفاوية ، تمكن من الحصول على رسب خام من الحمض النووي من الكريات البيض الموجودة في PUS على الضمادات المهملة. لقد فعل ذلك عن طريق إضافة الحمض ثم القلوية إلى الخلية لترك السيتوبلازم الخلية ، ثم طور بروتوكول لفصل الحمض النووي عن البروتينات الأخرى.
بعد أبحاث ميشر الرائدة ، استمر العديد من العلماء الآخرين في التقدم وتطوير تقنيات لعزل وتنقية الحمض النووي. طور إدوين جوزيف كوهن ، عالم البروتين العديد من التقنيات لتنقية البروتين خلال الحرب العالمية الثانية. لقد كان مسؤولاً عن عزل جزء الألبومين في مصل الدم ، وهو أمر مهم في الحفاظ على الضغط الاسموزي في الأوعية الدموية. كان هذا أمرًا بالغ الأهمية لإبقاء الجنود على قيد الحياة.
في عام 1953 ، حدد فرانسيس كريك ، إلى جانب روزاليند فرانكلين وجيمس واتسون ، بنية الحمض النووي ، مما يدل على أنه يتكون من خيوط من السلاسل الطويلة من النيوكليوتيدات الأحماض النووية. مهد هذا الاكتشاف الممتاز الطريق لميسلسون وستال ، الذين تمكنوا من تطوير بروتوكول لطرد مركزي للكثافة لعزل الحمض النووي من بكتيريا E. coli حيث أظهروا تكرارًا شبه محافظ للحمض النووي خلال تجربتهما عام 1958.
تقنيات استخراج الحمض النووي
ما هي المراحل الأربع لاستخراج الحمض النووي؟
جميع طرق الاستخراج تتلخص في نفس الخطوات الأساسية.
تعطل الخلية. تتضمن هذه المرحلة ، المعروفة أيضًا باسم تحلل الخلية ، تحطيم جدار الخلية و/أو غشاء الخلية ، من أجل إطلاق السوائل داخل الخلايا التي تحتوي على الأحماض النووية ذات الاهتمام.
إزالة الحطام غير المرغوب فيه. ويشمل ذلك الدهون الغشائية والبروتينات والأحماض النووية غير المرغوب فيها والتي يمكن أن تتداخل مع تطبيقات المصب.
عزل. هناك عدد من الطرق المختلفة لعزل الأحماض النووية ذات الاهتمام من المحللة التي قمت بإنشائها ، والتي تندرج بين فئتين رئيسيتين: الحالة القائمة على الحل أو الصلبة (انظر القسم التالي).
تركيز. بعد عزل الأحماض النووية من جميع الملوثات والمخففات الأخرى ، يتم تقديمها في فصل دراسي للغاية.
نوعان من الاستخراج
هناك نوعان من استخراج الحمض النووي - طرق قائمة على الحل وطرق الحالة الصلبة. تُعرف الطريقة القائمة على الحل أيضًا باسم طريقة الاستخراج الكيميائي ، حيث تتضمن استخدام المواد الكيميائية لتحطيم الخلية والوصول إلى المادة النووية. يمكن أن يستخدم هذا إما مركبات عضوية مثل الفينول والكلوروفورم ، أو المركبات الأقل ضررًا وبالتالي موصى بها غير عضوية مثل البروتينات K أو هلام السيليكا.
تشمل أمثلة على طرق الاستخراج الكيميائية المختلفة لتحطيم الخلية:
- تمزق الغشاء الأسموزي
- الهضم الأنزيمي لجدار الخلية
- إذابة الغشاء
- مع المنظفات
- مع العلاج القلوي
تتضمن تقنيات الحالة الصلبة ، والمعروفة أيضًا باسم الطرق الميكانيكية ، استغلال كيفية تفاعل الحمض النووي مع الركيزة الصلبة. من خلال اختيار حبة أو جزيء يرتبط به الحمض النووي ولكنه لن يحلل ، من الممكن فصل الاثنين. أمثلة على تقنيات استخراج المرحلة الصلبة بما في ذلك استخدام السيليكا والخرز المغناطيسي.
أوضح استخراج الخرزة المغناطيسية
طريقة استخراج الخرزة المغناطيسية
تم التعرف على إمكانية الاستخراج باستخدام الخرز المغناطيسي لأول مرة في براءة اختراع أمريكية قدمها تريفور هوكينز ، لمؤسسة أبحاث معهد وايتهيد. أقر براءة الاختراع هذه أنه من الممكن استخراج المواد الوراثية عن طريق ربطها بحامل دعم صلب ، والذي يمكن أن يكون حبة مغناطيسية. المبدأ هو أنك تستخدم حبة مغناطيسية عالية الوظائف التي سترتبط عليها المادة الوراثية ، والتي يمكن فصلها بعد ذلك عن طاف عن طريق تطبيق قوة مغناطيسية على الجزء الخارجي من الوعاء الذي يحمل العينة.
لماذا تستخدم استخراج الخرزة المغناطيسية؟
أصبحت تقنية استخراج الخرزة المغناطيسية منتشرة بشكل متزايد ، نظرًا للإمكانية التي تحتفظ بها لإجراءات الاستخراج السريعة والفعالة. في الآونة الأخيرة ، كانت هناك تطورات من الخرز المغناطيسي للغاية مع أنظمة عازلة مناسبة ، والتي جعلت الأتمتة المحتملة لاستخراج الأحماض النووية وسير عمل وهو مورد للغاية وفعال من حيث التكلفة. أيضا ، لا تتضمن طرق استخراج الخرزة المغناطيسية خطوات الطرد المركزي التي يمكن أن تسبب قوى القص التي تفكك قطعًا أطول من الحمض النووي. هذا يعني أن خيوط الحمض النووي الأطول تظل سليمة ، وهو أمر مهم في اختبار الجينوم.
وقت النشر: نوفمبر -25-2022