洞察｜和分离柱相比，使用磁珠分离DNA的八大优势

成功提取和纯化核酸在许多分子生物学研究中至关重要，包括涉及第二代测序（NGS）的研究。成功的提取往往决定了整个数据的质量。虽然基于自旋柱的分离方法多年来一直是实验室的主力，但它们正越来越多地被基于磁珠的方法取代。

为什么学术界和工业界的研究人员在方法上有了转变？

磁珠（或超顺磁珠）是柱子的有效替代品，可以简化DNA/RNA的提取过程。在敏感的应用中，如NGS文库的制备，它们比色谱柱有几个优势。这些优势包括从样品中分离长链核酸的能力，在选择片段大小方面有更大的灵活性，并允许库的正常化。

以下是八个关键的考虑因素，以帮助你决定磁珠是否会改善你的工作流程。

样品制备的第一步涉及细胞裂解，或破坏，通常是用洗涤剂和机械力的组合，以释放遗传物质。

在基于柱子的方法中，你将离心或澄清裂解液，将上清液加入硅膜以结合核酸，通过离心或真空歧管用缓冲液清洗，然后在适当体积的缓冲液中洗脱所需核酸。

这些步骤为样品的损失和核酸的机械剪切提供了充足的机会。

基于磁珠的方法比色谱柱更温和，用途更广，需要的处理步骤更少（因此剪切的机会也更少），并为不同的应用提供了许多表面化学成分。

其结果是一个更简单的工作流程，可以很容易地自动化和扩大规模，以产生比自旋柱法更多的可重复的核酸分离。

现在是实现DNA/RNA分离程序自动化的最好时机，制造商现在提供台式系统，用于NGS和PCR应用的核酸分离的低、中、高通量自动化。

虽然基于柱子的分离方法可以在一般的液体处理机上实现部分自动化，但完全自动化需要集成真空歧管或机载离心机的系统。

一些供应商现在提供开放平台，可以从各种市售试剂盒中自动获得基于磁珠的试剂。基于磁珠的试剂盒很适合高通量应用，因为与自旋柱方法不同，它们不需要离心或真空处理。因此，这些试剂盒可以在实验之间提供高度的一致性，并且在自动化时不容易受到样品的污染。

在学术研究实验室，处理许多核酸样品时，如果使用基于柱子的方法，可能需要相当多的手动移液。移液会导至实验和个人之间的DNA/RNA产量出现令人沮丧的变化。工作人员和学生可能需要大量的培训和练习来达到合理一致的核酸产量。

即使在使用色谱柱的自动化低或中通量过程中，也可能需要离心和人工处理，影响DNA/RNA的完整性。

在自动化系统中清洗和洗脱与磁珠结合的DNA/RNA比使用色谱柱更简单，几乎不需要用户的额外投入，因此需要的培训量也最小。

基因组DNA和总RNA的分离可以使用柱子或磁珠形式的二氧化硅结合。

然而，虽然柱子很适合基本应用，如PCR和电泳检查基于载体的克隆中的插入物，但在涉及定量聚合酶链反应（qPCR）和NGS等方法的更复杂的研究中，使用磁珠可以简化样品制备。

基于磁珠的方案的简单性意味着它们可以很容易地实现自动化，使它们成为需要快速周转时间的程序的绝佳选择，包括用于基于qPCR的疾病诊断的总病毒DNA/RNA提取和高通量测序应用。

磁珠还可以支持使用低DNA量样品的特定诊断应用，如含有循环无细胞DNA（cfDNA）的液体活检。

虽然旋转柱仅限于二氧化硅、纤维素或离子交换树脂，但磁珠提供了一系列的表面化学成分，使其用途超出了标准DNA/RNA提取和纯化技术。

例如，在外显子测序中，链霉亲和素涂层的磁珠能捕获与生物素化互补序列杂交的特定基因或外显子片段。这些磁珠很适合用于癌症的靶向测序板，能捕获特定的疾病相关序列用于下游NGS和肿瘤分析。类似的技术也被用于群体遗传学中的微卫星分离。

除了标准的表面化学阵列外，磁珠还可以与酶、抗体和定制配体相连接。例如，蛋白A/G连接的磁珠被广泛用于免疫沉淀（IP）和联合IP试验，以研究蛋白质的相互作用。与核酸分离一样，使用这些磁珠的方案很容易实现自动化，释放出时间并减少对样品的手工处理。

NGS样品制备有一系列的步骤会影响最终数据的质量：核酸分离、纯化、大小选择和清理，以及库的正常化。在这些步骤中使用同一类型的试剂会比较简单

虽然一些供应商确实提供了用于DNA片段大小选择的柱子，但这些试剂盒往往只限于去除特定长度以下的片段。

羧酸盐涂层磁珠大大简化了NGS手工和高通量自动工作流程中的DNA片段大小选择过程。简单地改变缓冲液、磁珠和DNA的比例，就能在非常具体的尺寸范围内重复选择片段。

使用磁珠，为NGS工作流程清理文库就像用缓冲液从磁珠中洗脱DNA一样简单。

忽视文库规范化的重要性会导至测序后容量的浪费和不完整或不可靠的数据集。尽管色谱柱可用于NGS文库制备的某些阶段，但与磁珠不同，它们不能用于规范化。

如果你的样品很多，而时间又是一个因素，磁珠就不需要通过qPCR或荧光测定法进行仔细定量，并在多个样品中提供等量的文库片段。

磁珠是核酸纯化的多功能工具，比色谱柱需要更少的处理步骤，并提供适合不同应用的表面化学成分。从柱子到磁珠的转换使自动化更容易，因此能满足持续的高通量样品需求。