DNA提取純化新技術淺談——核酸電泳純化技術

核酸的提取和純化是法醫DNA物證檢驗的關鍵技術之一，目前實驗室最常用的方法包括核酸純化柱（Spin column）磁珠法和clean-up系統，磁珠法由于操作簡便、快速，能夠提取到高純度的核酸DNA,并且可以自動化，因此成為目前法醫DNA實驗室核酸提取純化的主要手段。但磁珠法由于磁珠吸附DNA分子的不均衡、且在后續洗脫過程中會造成核酸的斷裂和損失，因此在疑難檢材的檢驗過程中，存在PCR擴增失敗， DNA檢驗不成功的情況。

目前在法醫物證檢驗中，疑難檢材主要包括以下特征：

1、低拷貝的DNA，如何提高低拷貝（LCN）檢材如接觸DNA在檢驗過程中DNA的提取效率，提高檢測成功率；

2、抑制劑含量高且種類多，如何有效去除紡織品、毛發、組織、骨頭、土壤等檢材中含有的抑制劑，提高PCR擴增成功率；

3、高度降解，如何提高高度降解檢材的DNA檢出率；

據了解，一項由美國司法部資助的研究項目：使用SCODA（同步旋轉電場技術）有效去除核酸提取過程中的各種類型的抑制劑，且相關論文已經在國際法醫學雜志發表，該論文介紹了該種新型的DNA純化技術---同步旋轉電場技術（Aurora，由加拿大Boreal Genomics 公司提供），論文中作者選擇了多種影響PCR擴增的抑制劑，將SCODA技術和當前多款主流的DNA純化試劑盒性能進行比較，并將純化后的檢材進行STR分型，用來更深入的研究抑制劑對后期分型的影響，論文中包含以下常見的抑制劑：

• 黑色素：存在于毛發和組織中

• 膠原和磷酸鈣：存在于骨骼和組織中

• 腐植酸：存在于土壤中 

• 血紅素：存在于新鮮血液中 

• 單寧和染料：存在于衣物和各種紡織品中 

下圖是使用SCODA技術和常見純化試劑盒對于不同抑制劑去除效果的比較；

圖a:  DNA樣本中加入黑色素和腐殖酸后的純化效果（使用SCODA技術）

圖b:  DNA樣本中加入黑色素后使用某國際知名品牌純化試劑盒的純化效果

圖c   DNA樣本中加入腐殖酸后的使用某國際知名品牌純化試劑盒的純化效果

研究結果表明，對于含有對PCR有嚴重抑制作用的檢材，使用SCODA電泳提取純化技術，對檢材的純化效果遠遠優于傳統的磁珠法和固相吸附技術，相關測試結果如下：

1、SCODA技術（Aurora）和某純化試劑盒去除不同抑制劑后，最終STR分型位點獲取率和信號強度比較結果

2、將含有600ug 腐植酸的檢材，分別用SCODA技術（Aurora）和某試劑盒純化后，進行STR分型， Aurora可以獲得很好的峰值信號，而使用傳統試劑盒純化的樣品信號非常微弱

綜上述，SCODA電泳提取純化技術相對于傳統的純化試劑盒的優勢明顯，主要包括：

• 提高低拷貝DNA檢材的提取量和純度，獲得更高PCR擴增的成功率

• 高效去除檢材中的抑制劑和污染物：有效的去除紡織品、血液、毛發、組織、骨頭、土壤等各種檢材中的抑制劑和污染物，相對于傳統技術，對污染物的去除更徹底，可直接用于后續的擴增、克隆和分析

• 保持DNA片段的完整性，不會因機械作用造成DNA片段損壞