自20世纪诞生以来，分子生物学迅速发展并在整个生命科学领域广泛渗透和应用，推动了传统医学进入基于分子层面实验科学的现代生物医学时代。

核酸提取和纯化是分子生物学试验的基础，在以下应用实验中都需要进行核酸提取：

● 分析基础研究和疾病研究中的基因表达；

● 跟踪对药物治疗的反应(例如，在抗病毒治疗期间和之后监测病毒滴度）；

● 识别新物种并深入了解进化过程 (例如，Ancient DNA分析）；

● 对人类、动物和植物中引起传染病暴发的病原体进行监测和分类；

● 通过微生物检测和量化监测食品和水安全；

● 诊断疾病 (如基因疾病，癌症，免疫学缺陷）。

核酸提取纯化基本步骤

核酸纯化方法是影响提取核酸质量高低的最重要因素之一，也是下游分子生物学试验成败的关键，遵循提取纯化原则以及选择合适的纯化、浓缩方法，可以使核酸的质量及回收率达到最大化。

核酸提取纯化原则和要求

● 需要保证核酸一级结构的完整性，为下游实验做准备；

● 排除其它核酸分子的污染（提取DNA时排除RNA的干扰，反之亦然）；

● 核酸样品中没有对酶有抑制作用的有机溶剂和高浓度的金属离子；

● 将核酸样品中其它生物大分子如蛋白质、多糖和脂类分子的污染降到最低程度。

核酸提取纯化的常见方法

溶液抽提法

经典的DNA提取方法：酚氯仿抽法，主要是使用两种不同的有机溶剂交替抽提将蛋白去除。通过苯酚氯仿处理细胞破碎液或者组织匀浆后，在水相中主要溶解的是以DNA为主的核酸成分，在有机相中主要是多糖和脂类物质，蛋白质则沉淀于两相之间。离心分层后取出水层，多次重复操作，再合并含核酸的水相，利用核酸不溶于醇的性质，用乙醇沉淀核酸，之后再离心分离和溶解洗脱，而后通过将洗涤后的核酸沉淀进行浓缩干燥即可得到高纯度核酸。

离心柱法（柱膜法）

通过特殊硅基质吸附材料，能够特定吸附DNA，而RNA和蛋白质顺利通过。硅胶膜表面的硅醇基团呈弱酸性，其水化后带负电。当溶液中存在一定浓度的阳离子后，形成的阳离子桥能够中和DNA和硅醇基团之间的表面负电荷，从而使DNA牢固地吸附在硅胶膜表面。反之，处于低盐水溶液状态下时，由于硅胶膜的硅醇基团与DNA磷酸基团之间的静电排斥，硅胶膜释放DNA。

利用高盐低PH结合核酸，低盐高PH值洗脱，来分离纯化核酸。离心柱纯化也是试剂盒提取中广泛的使用方法。

磁珠法

运用纳米技术对超顺磁性纳米颗粒的表面进行改良和表面修饰后，该磁珠能在微观界面上与核酸分子特异性地识别和高效结合。磁珠法利用了磁性颗粒活性基团在一定条件下可与核酸结合和解离的原理，先使用细胞裂解液裂解细胞，带有活性基团的磁性颗粒可特异性吸附从细胞中游离出来的核酸分子，而样品中的其他干扰物则很好的移除了，在磁场作用下，磁性颗粒与液体分开完成，最后回收颗粒（即磁珠-DNA 混合物），再用洗脱液洗脱，纯化浓缩后即可得到纯净的DNA，获得质量较高的核酸模板。

提取纯化方法的选择

一般地，分离纯化步骤越多，核酸的纯度也越高，但得率会逐渐下降，完整性也愈难以保证。相反，通过分离纯化步骤少的实验方案，我们可以得到比较多的完整性较好的核酸分子，但纯度不一定很高。这需要结合核酸的用途而加以选择。

如果对核酸提取的质量要求不高，可以选择经济实惠的溶液法，选择柱膜法还是磁珠法自动化提取，基本上取决于样本数量，针对大批量的样本，优先选择磁珠法自动化提取。如果对样本数量较少，则可以选择柱膜法，既快速又经济实用。对于Oligo寡核苷酸的纯化，实验要求更高。（可参考往期推文）

不管采用哪一种核酸提取纯化方法

都离不开浓缩干燥！

● 再浓缩核酸样品，随着核酸提取试剂的逐步加入，以及去除污染物过程中核酸分子不可避免的丢失，样品中核酸的浓度会逐渐下降，甚至影响到后面的实验操作或不能满足后继研究与应用的需要时，需要对核酸进行浓缩，可将150uL DNA水溶液浓缩至10uL再进行测序；

● 去除DNA样品中醇的残留，当DNA样品中有乙醇的残留会影响测序反应；

● 干燥DNA样品。DNA沉淀后可能会含水或水/乙醇混合液，浓缩去除后可以得到干燥的DNA样品。

常用的干燥方法：风干VS真空离心浓缩仪应用案例分享

WTCHG（牛津大学人类遗传学威康信托中心) 使用Sequenom MassARRAY®SNP 基因分型系统用于SNP分析，样品前制备过程分别使用风干（左）和Genevac EZ-2真空离心浓缩仪（右）干燥含有寡核苷酸样品的384孔板。

下图结果表明，使用EZ-2真空离心浓缩仪干燥寡核苷酸样品，可以大大降低样品降解率，保证样品不会被污染，消除了样品损坏的潜在来源。

深绿色-高样本数据质量

浅绿色-中等样本数据质量

红色-样品质量差或无数据

使用真空离心浓缩仪，可以避免核酸浓缩干燥遇到的过度加热、绝对干燥、交叉污染及紫外损害保证核酸样品的完整性。

Genevac真空离心浓缩仪

浓缩干燥DNA样本，Genevac真空离心浓缩仪是合适的选择，Genevac系统广泛应用于DNA样品制备与纯化处理，不论是处理PCR前的简单的小体积浓度DNA pellets，还是高通量处理许多纯化DNA或寡核苷酸的样品，都有不同的机型可供选择。

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英国Genevac是德祥集团资深合作伙伴之一。英国Genevac公司成立于1990年，隶属SP Scientific旗下，一直专注于研究和生产各种离心蒸发浓缩设备，其产品广泛应用于生命科学、制药、化学、分析等领域。

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