DNA 抽出は 、分子生物学、遺伝学、バイオテクノロジー、臨床診断における基本的な技術です。ヒト、植物、微生物、または法医学サンプルのいずれを扱う場合でも、さまざまな種類のサンプルから DNA を抽出する方法を理解することは、下流のアプリケーションでの品質と信頼性を確保するために重要です。 DNA 抽出 プロトコルは、シーケンスから PCR 増幅、遺伝子検査に至るまで、数多くの遺伝子研究のバックボーンを形成します。特殊なの開発により DNA 抽出キット 、このプロセスが大幅に簡素化され、さまざまなサンプル材料からクリーンで無傷の DNA を高収率で得ることが可能になりました。
このガイドでは、DNA 抽出に不可欠な 7 つのサンプル タイプについて説明し、重要な考慮事項、それぞれに最適なプロトコル、最新の DNA 抽出キットがどのように 効率と再現性を向上させることができるかを説明します。さまざまな種類のサンプルの複雑さを理解することで、研究者は抽出ワークフローを最適化し、分析に必要な最高品質の DNA を実現できます。
DNA 抽出は 、ほぼすべての分子生物学実験において極めて重要なステップです。研究、診断、法医学の目的を問わず、遺伝情報を正確に分析するには、高品質の DNA を抽出することが不可欠です。このプロセスには、細胞または組織から DNA を単離し、その後、配列決定、PCR、または遺伝子発現解析などの下流のアプリケーションを妨げる可能性のあるタンパク質、脂質、その他の細胞残骸などの夾雑物を除去する精製が含まれます。効率的な抽出プロセスがなければ、データの整合性が損なわれる可能性があります。
最新の DNA 抽出キットは 抽出プロセスを簡素化するように設計されており、高感度の技術に適した高品質の DNA を生成する標準化された方法を提供します。これらのキットは推測を排除するのに役立ち、血液、組織、植物材料、さらには毛髪や唾液などの法医学サンプルなど、特定の種類のサンプルに対して事前に最適化された試薬とプロトコルを提供します。
DNA 抽出 プロセスは通常、次の 4 つの主要な手順に従います。
細胞溶解: 最初のステップは、細胞膜を破壊して DNA を放出することです。これは、多くの場合、機械的破壊、化学試薬 (洗剤など)、または酵素処理を使用して実現されます。
DNA の結合と精製: 細胞内容物が放出された後、DNA をタンパク質や脂質などの他の細胞成分から分離する必要があります。これは通常、DNA をシリカ膜または磁気ビーズに結合させることによって行われ、洗浄および精製が可能になります。
洗浄: このステップでは、残っている不純物や汚染物質を確実に除去します。エタノールまたは緩衝液は、タンパク質やその他の不要な物質を洗い流すために一般的に使用されます。
溶出: 最後に、精製された DNA は低塩緩衝液または水に溶出して回収され、下流のアプリケーションに使用できるようになります。
サンプルの種類に応じて、各ステップに必要なプロトコルと試薬が異なる場合があります。 を成功させる鍵は、 DNA 抽出プロセス サンプルの種類によってもたらされる固有の課題に合わせた現在、多くのキットでは磁気ビーズやスピンカラムなどの高度な技術を使用して、DNA 単離の効率と純度を高めています。このガイドでは、各サンプル タイプの特定のキットについて説明し、最適な結果を得るためのベスト プラクティスを提供します。 適切な DNA 抽出キットを選択することにあります。
血液および唾液や尿などの体液は、DNA 抽出に最も一般的に使用されるソースの一部です。これらのサンプルは比較的簡単に収集でき、臨床診断、遺伝子検査、祖先研究によく使用されます。ただし、血液や体液には、血液中のヘムや唾液中のムチンなどの阻害剤が含まれており、これらが DNA 抽出 プロセスを妨げ、下流のアプリケーションを損なう可能性があります。
阻害剤の存在: ヘモグロビン、ムチン、タンパク質などの物質は、PCR やその他の酵素反応を阻害し、DNA の品質を低下させる可能性があります。
高タンパク質含有量: 血液および体液には高レベルのタンパク質が含まれており、汚染を避けるために精製中にこれらを除去する必要があります。
抗凝固処理された血液: 凝固を防ぎ、完全な DNA を確実に抽出できるように、抗凝固剤を使用して採取した血液を常に使用してください。
専用キットを使用する: 血液の場合は、 大量のタンパク質や汚染物質を処理できるように特別に設計されたシリカ膜または磁気ビーズ技術を備えたキットは、汚染物質を最小限に抑えた高品質の DNA を提供するため、これらのサンプルによく使用されます。 DNA 抽出キットを選択する必要があります。
慎重な取り扱い: DNA の切断を防ぐために、穏やかに混合し、過剰なボルテックスを避けてください。
固形組織生検、腫瘍、臓器などの組織には DNA が豊富に含まれていますが、多くの場合、細胞壁、細胞外マトリックス、および豊富なタンパク質が存在するため、より強力な抽出方法が必要になります。血液とは異なり、組織サンプルは細胞組成が大きく異なる可能性があるため、目的に合わせた抽出方法を使用する必要があります。
丈夫な細胞壁: 多くの組織タイプには硬い細胞壁があり、機械的または酵素的に破壊する必要があります。
ヌクレアーゼ活性: 組織内の死んだ細胞は、DNA を分解するヌクレアーゼを放出します。これは、死後のサンプルや保存状態の悪い組織の場合に特に問題となります。
機械的破壊: 抽出を開始する前に、グラインダー、ビーズミル、またはその他の機械的方法を使用して組織を物理的に破壊します。
プロテアーゼ処理: タンパク質含有量が高い組織の場合、溶解バッファーにプロテアーゼを組み込むと、タンパク質が分解され、DNA の完全性が保護されます。
高品質キット:組織サンプル用の DNA 抽出キット には、多くの場合プロテアーゼやその他の添加剤を含む、硬い組織に対応するように設計された強力な溶解バッファーが含まれている必要があります。
培養細胞はに最も簡単なサンプル タイプの 1 つです。 、組織サンプルのように硬い細胞壁を破壊する必要がないため、 ただし、抽出された物質の完全性を損なうことなく DNA を放出するには、細胞を慎重に溶解する必要があります。 DNA 抽出
高いタンパク質含有量: 一部の細胞培養物、特に哺乳動物細胞には、除去する必要がある大量のタンパク質含有量が含まれる場合があります。
均一性: 培養細胞からの DNA の純度は、相互汚染または非標的細胞によって損なわれる可能性があります。
穏やかな溶解: 哺乳動物細胞の場合、界面活性剤または酵素処理を使用した穏やかな溶解方法は、DNA の切断を防ぐのに役立ちます。
専用キットを使用する: 細菌培養の場合は、 細胞壁を破壊するためにビーズ叩解またはリゾチーム処理を使用する DNA 抽出キットを検討してください。
DNA 精製: シリカベースの精製または磁気ビーズ法を使用して、PCR およびその他のアプリケーション向けに抽出された DNA の高純度を確保します。
口腔綿棒と唾液は、臨床現場と研究現場の両方で遺伝子検査によく使用されます。これらのサンプルは非侵襲的で収集が簡単ですが、細胞濃度が比較的低く、ムチンや細菌などの汚染物質が存在するため、特有の課題があります。
DNA 収量が低い: これらのサンプルは一般に、血液や組織サンプルよりも DNA 収量が少なくなります。
汚染: 唾液サンプルは微生物の DNA で汚染されている可能性があり、ヒトの DNA 抽出を妨げる可能性があります。
安定化溶液の使用: 採取中に DNA を安定化する唾液採取キットを使用すると、収量が向上します。
専用キット: 口腔スワブなどの低収量サンプル用に設計された DNA 抽出キットには、通常、ヒト DNA 収量を最大化しながら微生物汚染をブロックする阻害剤が含まれています。
優しい取り扱い: 汚染を避け、効率的な細胞収集を確保するためにサンプルの取り扱いを最小限に抑えます。
植物材料から DNA を抽出する場合、硬い細胞壁、多糖類、二次代謝産物が存在するため特有の課題があり、これらは DNA と同時精製され、下流のアプリケーションを妨げる可能性があります。
硬い細胞壁: 植物細胞は厚くて丈夫な細胞壁を持っており、効果的に破壊する必要があります。
多糖類とフェノール化合物: これらの化合物は DNA に結合し、その抽出と精製を阻害する可能性があります。
機械的破壊: 植物組織を液体窒素中で粉砕し、硬い細胞壁を破壊します。
専用キットの使用: 植物 DNA 抽出キットには、多糖類やフェノール化合物を除去するための追加手順が含まれることがよくあります。
前処理: 一部の植物組織では、酵素消化による前処理が、硬い植物細胞壁の破壊に役立ちます。
環境サンプル (土壌、水、環境綿棒など) からの DNA 抽出は、マイクロバイオーム研究、病原体検出、生態学的研究にとって重要です。これらのサンプルには、抽出プロセスを複雑にする可能性がある多様な微生物群集や阻害物質が含まれることがよくあります。
阻害剤: フミン物質、土壌粒子、その他の汚染物質は、PCR などの DNA 増幅技術を阻害する可能性があります。
混合微生物集団: 土壌および環境サンプルには多種多様な微生物が含まれているため、単一の標的生物から高品質の DNA を抽出することが困難です。
阻害剤除去キットを使用する: 環境サンプル用に特化した DNA 抽出キットは、 土壌および水の阻害剤の課題を克服するように設計されています。
ビーズビーティング: 特に土壌サンプルの場合、丈夫な微生物の細胞壁を壊すために使用される方法。
ホルマリン固定パラフィン包埋 (FFPE) 組織は、臨床調査や法医学調査でよく使用されますが、DNA とタンパク質の間の架橋により DNA が断片化するため、特有の課題が生じます。
架橋: FFPE 組織内の DNA は、固定プロセスにより断片化されることがよくあります。
低い DNA 収量: FFPE サンプルの DNA 収量は、新鮮な組織に比べて大幅に少なくなります。
FFPE 専用キット: 架橋を逆にし、断片化したサンプルから DNA を回収するように特別に設計された DNA 抽出キットを使用します。
熱の使用: 熱または化学処理を使用すると、ホルムアルデヒドの架橋結合を逆転させ、DNA の回収率を高めることができます。
DNA 抽出は 、研究、診断、個別化医療の品質に影響を与える重要なプロセスです。血液、組織、細胞培養、環境サンプルのいずれを扱う場合でも、高品質の DNA を取得して正確で信頼性の高い結果を得るには、サンプルの種類に応じた適切な DNA 抽出キットを使用することが重要です。特定の課題を理解し、各サンプルタイプに適切な手法を使用することで、ワークフローを最適化し、汚染を回避し、DNA を下流のアプリケーションに確実に使用できるようにすることができます。
YOCON Biotech Company では、高品質の無血清細胞培養培地および分子診断製品の開発と供給を専門としています。 における当社の専門知識は、 DNA 抽出 長年にわたる研究と革新によって裏付けられています。診断、研究、バイオテクノロジーのいずれに関与している場合でも、当社の最先端のソリューションと試薬は、最高の DNA 抽出結果を達成し、プロセスを最適化し、結果を向上させるのに役立ちます。
