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NGS全流程產品優(yōu)化

核酸提取

核酸提取是NGS實驗流程中的起點，核酸提取的得率、完整性和純度直接關系到后續(xù)實驗的成功與否。

實驗室需要提取各種類型樣本的核酸以備后續(xù)的文庫構建等NGS流程。實體瘤患者的樣本類型有石蠟包埋組織、全血、穿刺液、胸腹水等，血液腫瘤患者樣本類型主要是全血和骨髓等，生殖遺傳的患者樣本類型主要有全血、羊水穿刺液、干血斑等，感染性患者的樣本類型主要有胸腹水、肺泡灌洗液、腦脊液、痰液和全血等。根據(jù)樣本差別，提取的方式、試劑盒也有所不同。

核酸提取基本步驟

1、裂解細胞，釋放核酸：使用裂解液破壞樣品細胞結構，從而使樣品中的核酸游離在體系中；

2、核酸的分離與純化：將與核酸結合的蛋白質以及多糖、脂類等生物大分子和其他不需要的核酸分子去除；

3、核酸富集與洗脫：采用洗脫液處理吸附有核酸的吸附物，富集得到目的核酸。

常用核酸提取方法

1、溶液法

比較經典的提取方法，苯酚是蛋白質的變性劑，反復抽提，使蛋白質變性，SDS將細胞膜裂解，在蛋白酶K、EDTA的存在下消化蛋白質或多肽或小肽分子，變性降解核蛋白，使DNA從核蛋白中游離出來。而DNA易溶于水，不溶于有機溶劑。蛋白質分子表面帶有親水基團，也容易進行水合作用，并在表面形成一層水化層，使蛋白質分子能順利地進入到水溶液中形成穩(wěn)定的膠體溶液。當有機溶液存在時，蛋白質的這種膠體穩(wěn)定性遭到破壞，變性沉淀。離心后有機溶劑在試管底層(有機相)，DNA存在于上層水相中，蛋白質則沉淀于兩相之間。離心分層后取水層，經過多次重復操作，并合并含核酸的水相，利用核酸不溶于醇的性質，用乙醇/異丙醇來沉淀核酸，然后再進行分離和純化、溶解后即可得到高純度核酸。

溶液法成本低，但存在有毒試劑，影響操作人員健康，而且較為繁瑣，操作時間長，提取的核酸質量也較為一般。

2、柱提法

利用特殊硅基質吸附材料，能夠特定吸附核酸，而蛋白質、多糖、脂類等基本不吸附，被離心沉淀與核酸分離的原理。硅膠膜表面存在的硅醇基團呈弱酸性，水化后帶負電。樣品裂解后，如果溶液中存在一定濃度的陽離子時，會中和DNA硅醇基團之間的表面負電荷，從而使DNA能夠牢固地吸附在硅膠膜表面。而當處于低鹽水溶液時，DNA磷酸基團和硅膠膜的硅醇基團之間存在排斥，硅膠膜就會把DNA釋放出來，從而達到分離純化核酸的目的。

柱提法試劑盒價格較低，操作相對簡單，在市面上應用較為廣泛。但是其對樣本需求量大，損失多，對于珍稀樣本無能為力，特別是在法醫(yī)、考古等領域顯得力不從心。同時由于需要反復離心不便于高通量、自動化操作等。

3、磁珠法

與硅基離心柱原理類似，磁性顆?；钚曰鶊F在一定條件下可與核酸特異性結合和解離，先使用細胞裂解液裂解細胞，核酸帶負電的磷酸基團借由解離的鹽離子（如Na+）與磁珠表面羧基形成離子橋，使DNA被特異性吸附到羧基磁珠表面，利用磁珠的磁性，可通過外加磁場進行收集洗脫，獲得質量較好的核酸模板。

磁珠法不需要離心、無需加入多種試劑，操作簡單，符合核酸自動化提取要求，但是成本較高。

蛋白酶K在核酸提取中的作用

蛋白酶K是一種從白色念珠菌分離出來的強力蛋白溶解酶，具有很高的比活性。蛋白酶K能降解與核酸結合的蛋白質，分離DNA與蛋白質，使DNA能夠更好被提取。還可降解RNA水解酶（RNase）活性，抑制RNase水解模板的RNA，在RNA的提取和檢測過程中起到不可或缺的作用。而RNA極不穩(wěn)定、易于被廣泛存在的RNase降解，因此利用蛋白酶創(chuàng)造一個無RNase的環(huán)境、嚴格防止RNase污染是成功提取RNA的關鍵。

核酸提取的下游應用

1、PCR擴增：從提取的DNA或RNA中擴增目的片段，用于分子診斷、分子生物學研究、藥物研發(fā)、病毒檢測等。

2、實時熒光定量PCR：用于定量檢測DNA或RNA的含量，可以用于基因型檢測、差異表達分析、細胞數(shù)量、病毒載量、轉基因生物檢測等。

3、基因測序：對提取的DNA或RNA進行測序，用于腫瘤基因組學、新生兒篩查、精準醫(yī)學和基因診斷等。

4、蛋白質研究：從提取的DNA或RNA中合成蛋白質，用于研究蛋白質結構、功能等。

這些下游應用可以幫助我們更深入地研究生物樣本中的DNA或RNA，并揭示它們在生物學、醫(yī)學等領域中的重要作用。

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