不同粪便DNA提取方法的比较分析

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粪便DNA提取实验是一种用于从粪便样本中提取基因组DNA的实验技术，这对于研究肠道微生物组、疾病诊断和环境监测等领域具有重要意义。该实验的主要目的是从粪便样本中提取高质量的基因组DNA，以便进行后续的分子生物学分析，如PCR、测序等，但不同提取方法对DNA的纯度和产量有不同的影响。下面我们就一起来了解一下粪便DNA提取实验的难点及不同提取方法的比较。
一、粪便DNA提取实验的难点
l 杂质去除困难：粪便样本中含有多种可溶性杂质，如胆红素、胆汁盐、腐殖酸、植物源性多糖等。这些杂质难以洗涤和去除，从而导致提取的DNA纯度低。
l DNA得率低：粪便样本中脱落细胞较少，微生物含量较低，某些样本中还存在细胞壁较厚的革兰氏阳性菌，裂解不充分或洗脱不充分，都可能导致提取的DNA得率低。
l PCR等抑制因子的影响：粪便样品中含有的多聚糖、植物多糖、胆酸、胆盐、胆色素、消化液、粘液等均为酶学反应的抑制物，均会对Taq酶等的活性产生影响，从而影响到粪便DNA的下游检测。
二、不同粪便DNA提取方法的比较
和普通的组织细胞核酸提取不同，粪便样本本身的复杂性给DNA提取实验带来了较大难点，如果研究者无法获得高质量的DNA，即纯度和得率缺一不可的DNA，则无法顺利进行后续实验，因此，我们采用目前最常见的Trizol法和柱提法分别进行粪便DNA的提取，柱提法选用了市面上三款试剂，分别是国内知名公司N的粪便DNA提取试剂盒、Qiagen QIAampDNA Mini Kit以及BIOG粪便DNA提取试剂盒，目的是想从中找到最适合进行粪便DNA提取实验的方法和试剂。
我们准备了4份相同的粪便样本，每份重量200mg，分别使用上述方法及试剂进行DNA的提取，实验结果如下所示：
1、琼脂糖凝胶电泳检测
琼脂糖凝胶电泳可对提取的粪便DNA质量进行检测，以便更好的评估DNA的完整性与大小。我们用等量洗脱液（40uL）对四份样本的粪便DNA进行了洗脱，分别取5uL DNA水溶液和1uL 6×Loading buffer混合均匀，进行琼脂糖凝胶电泳。结果如图所示，四组提取的粪便DNA大小较为一致，其中Trizol提取的粪便DNA条带是最亮的，可能是由于提取到的DNA量较高的原因，但同时条带也出现了弥散和降解的情况，其它三款试剂提取的DNA样品则均为清晰规整的单一条带，且没有出现弥散或降解，Qiagen和BIOG的条带比品牌N的要更亮一些，提示提取的DNA浓度要更高一些。



2、DNA浓度与纯度检测
对粪便DNA浓度与纯度的检测对于后续进行PCR、荧光定量PCR、DNA重组等分子生物学实验来说是必要的。我们使用紫外分光光度仪对4份提取的DNA样本进行了0D260、0D280的检测，根据0D260计算DNA浓度及 0D260/0D280比值检测DNA纯度。结果如下表所示：从DNA浓度来看，Trizol法提取的最高，为190.25ng/uL；BIOG和Qiagen的次之，分别为162.34ng/uL和159.45ng/uL；品牌N提取的DNA浓度最低。从DNA纯度上来看，OD260/OD280比值应在1.7-1.9之间，根据这个标准，BIOG和Qiagen试剂盒提取的粪便DNA纯度均达标，品牌N提取的DNA样本中略有杂质，而Trizol提取的DNA纯度仅有1.32，较不理想。
表1. 不同试剂提取的粪便DNA浓度与纯度

Trizol	品牌N	Qiagen	BIOG
浓度(ng/uL)	190.25	112.63	159.45	162.34
纯度(OD260/OD280)	1.32	1.63	1.85	1.86

*每组实验洗脱液体积均为40uL。
综合上述实验结果，我们发现常用的Trizol法虽然提取的粪便DNA浓度高，但是DNA的质量并不过关，实验过程中难以避免发生DNA降解的情况；同时，由于操作过程中很难完全去除杂质，因此导致提取的DNA纯度也不理想，很可能存在PCR抑制物，对后续涉及到酶学反应的实验会存在很大干扰。如果没有较大把握的研究者，不建议选择该种方法，最好还是选择柱提法试剂盒来提取，如BIOG粪便DNA提取试剂盒和Qiagen的QIAamp DNA Mini Kit。无论是从提取的DNA样本质量来看，还是从提取的浓度和纯度来看，两者均有优异的表现，说明两款试剂盒内一是具备了强裂解能力的裂解液和消化液，能够充分裂解粪便样本，消化核酸外部的蛋白，使得DNA被充分释放，进而提高了DNA的提取得率；二是两者具备了洗杂能力较强的洗涤液，哪怕是对于粪便这种存在吲哚、酚类、蛋白质等杂质多而复杂的样本，也能将这些污染去除干净，保证了提取的DNA纯度，也更有利于进行后续的PCR相关实验。

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