Sự phát triển của phương pháp tách chiết/ly trích DNA

CEO Hưng Tabi
Tách chiết/ly trích các phân tử sinh học như DNA, RNA, và protein là một phương pháp quan trọng trong lĩnh vực sinh học phân tử. Đây là bước đầu tiên xác định các quy...

Tách chiết/ly trích các phân tử sinh học như DNA, RNA, và protein là một phương pháp quan trọng trong lĩnh vực sinh học phân tử. Đây là bước đầu tiên xác định các quy trình như chẩn đoán, định lượng, và phân tích di truyền. DNA, RNA, và protein có thể được tách chiết từ bất kỳ vật liệu sinh học nào như mô, tế bào, hoặc các phân tử virus sống hoặc bảo quản.

Để thực hiện quá trình tách chiết/ly trích axit nucleic thành công, có bốn bước quan trọng cần tuân thủ:

  1. Phá vỡ tế bào hoặc mô một cách hiệu quả.
  2. Biến tính phức hợp nucleoprotein.
  3. Khử hoạt tính của enzym nuclease, chẳng hạn như RNase để tách RNA và DNase để tách DNA, để tránh tạp nhiễm và ngoại nghiễm.
  4. Đảm bảo sự tinh sạch của axit nucleic đích, loại bỏ các chất ô nhiễm như protein, carbohydrat, lipid hoặc axit nucleic khác. Chẳng hạn, DNA không có RNA hoặc RNA không có DNA. Chất lượng và tính toàn vẹn của axit nucleic được tách chiết có ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả của các quy trình sau này.

Phương pháp tách chiết RNA gặp nhiều khó khăn đáng kể. RNA là một phân tử không ổn định và có thời gian bán hủy rất ngắn khi được chiết xuất từ tế bào hoặc mô. RNA đặc biệt không ổn định do sự hiện diện phổ biến của RNase, một enzym có trong máu, tất cả các mô, cũng như hầu hết vi khuẩn và nấm. Tách chiết RNA cần phải dựa vào kỹ thuật phòng thí nghiệm tốt và không có sự hiện diện của RNase. RNase bền nhiệt và đông lại sau khi bị biến tính nhiệt. Chúng rất khó để bất hoạt mà không cần các cofactor.

Lịch sử phát triển: Việc tách chiết thô của DNA lần đầu tiên được tiến hành vào năm 1869 bởi Friedrich Miescher. Ban đầu, ông đã sử dụng các phương pháp sinh hóa để tách chiết/ly trích DNA từ tế bào bạch cầu và tinh trùng. Ông đã phát triển một quy trình mới để tách chiết DNA khỏi protein trong dịch chiết tế bào của mình. Tuy nhiên, giao thức đầu tiên của ông chưa đủ cho các quá trình phân tích chi tiết hơn. Quy trình thứ hai của ông sau đó nhận được tên gọi "axit nucleic" từ học trò của ông, Richard Altman.

Sau đó, các phương pháp tách chiết/ly trích và tinh sạch DNA đã được cải tiến theo thời gian, dựa trên nhiều nguyên tắc khác nhau và phụ thuộc vào các đối tượng mẫu khác nhau. Khi lựa chọn một phương pháp tách chiết/ly trích DNA, việc đảm bảo chất lượng và số lượng DNA phân lập là quan trọng để thực hiện các ứng dụng theo sau. Các yếu tố khác cần được xem xét để tối ưu hóa phương pháp tách chiết DNA bao gồm thời gian, chi phí, độc tính tiềm ẩn, năng suất, thiết bị phòng thí nghiệm và yêu cầu chuyên môn, cũng như lượng mẫu cần thiết cho quy trình.

Một số phương pháp ly trích DNA/RNA:

Hiện nay, có nhiều phương pháp chuyên biệt để tách chiết DNA và RNA. Hầu hết các quy trình này đã được phát triển thành các bộ kit ly trích thương mại giúp dễ dàng thực hiện tách chiết/ly trích phân tử sinh học.

  • Phương pháp tách chiết DNA dựa trên sắc ký: Bao gồm sắc ký dựa trên kích thước, sắc ký trao đổi ion, và sắc ký ái lực.

  • Phương pháp ly tâm gradient EtBr-CsCl: Sử dụng ly tâm isopycnic để tách chiết DNA bằng cách thêm clorua xêzi và ly tâm ở tốc độ cao.

  • Phương pháp ly giải kiềm (alkaline): Sử dụng chất tẩy rửa kiềm hóa như SDS - NaOH để phá màng tế bào và giải phóng DNA.

  • Ly trích bằng chất nền silica: Sử dụng chất nền silica để liên kết DNA và loại bỏ các chất gây ô nhiễm.

  • Phương pháp salting-out: Sử dụng muối natri để kết tủa các protein và loại bỏ chúng.

  • Phương pháp magnetic bead: Sử dụng hạt từ tính để liên kết DNA và tách chiết nhanh chóng.

  • Tách chiết/ly trích DNA bằng giấy lọc: Sử dụng giấy lọc để phân lập DNA từ các nguồn thực vật và giảm chi phí.

Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp tùy thuộc vào đối tượng mẫu, mục tiêu nghiên cứu, và yêu cầu của quy trình. Cần phải tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu kỹ càng để lựa chọn phương pháp tách chiết/ly trích phù hợp nhất.

Tổng kết: Tách chiết/ly trích DNA là một quá trình quan trọng trong lĩnh vực sinh học phân tử. Quá trình này đã trải qua sự phát triển lớn từ khi được tiến hành lần đầu tiên vào năm 1869. Có nhiều phương pháp tách chiết/ly trích DNA khác nhau, mỗi phương pháp đáp ứng mục tiêu và yêu cầu khác nhau. Việc chọn phương pháp phù hợp là quan trọng để đạt được hiệu quả và kết quả tốt nhất trong nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo của DNA.

1