DNA提取纯化新技术浅谈——核酸电泳纯化技术

核酸的提取和纯化是法医DNA物证检验的关键技术之一，目前实验室最常用的方法包括核酸纯化柱（Spin column）磁珠法和clean-up系统，磁珠法由于操作简便、快速，能够提取到高纯度的核酸DNA,并且可以自动化，因此成为目前法医DNA实验室核酸提取纯化的主要手段。但磁珠法由于磁珠吸附DNA分子的不均衡、且在后续洗脱过程中会造成核酸的断裂和损失，因此在疑难检材的检验过程中，存在PCR扩增失败， DNA检验不成功的情况。

目前在法医物证检验中，疑难检材主要包括以下特征：

1、低拷贝的DNA，如何提高低拷贝（LCN）检材如接触DNA在检验过程中DNA的提取效率，提高检测成功率；

2、抑制剂含量高且种类多，如何有效去除纺织品、毛发、组织、骨头、土壤等检材中含有的抑制剂，提高PCR扩增成功率；

3、高度降解，如何提高高度降解检材的DNA检出率；

据了解，一项由美国司法部资助的研究项目：使用SCODA（同步旋转电场技术）有效去除核酸提取过程中的各种类型的抑制剂，且相关论文已经在国际法医学杂志发表，该论文介绍了该种新型的DNA纯化技术---同步旋转电场技术（Aurora，由加拿大Boreal Genomics 公司提供），论文中作者选择了多种影响PCR扩增的抑制剂，将SCODA技术和当前多款主流的DNA纯化试剂盒性能进行比较，并将纯化后的检材进行STR分型，用来更深入的研究抑制剂对后期分型的影响，论文中包含以下常见的抑制剂：

• 黑色素：存在于毛发和组织中

• 胶原和磷酸钙：存在于骨骼和组织中

• 腐植酸：存在于土壤中 

• 血红素：存在于新鲜血液中 

• 单宁和染料：存在于衣物和各种纺织品中 

下图是使用SCODA技术和常见纯化试剂盒对于不同抑制剂去除效果的比较；

图a:  DNA样本中加入黑色素和腐殖酸后的纯化效果（使用SCODA技术）

图b:  DNA样本中加入黑色素后使用某国际知名品牌纯化试剂盒的纯化效果

图c   DNA样本中加入腐殖酸后的使用某国际知名品牌纯化试剂盒的纯化效果

研究结果表明，对于含有对PCR有严重抑制作用的检材，使用SCODA电泳提取纯化技术，对检材的纯化效果远远优于传统的磁珠法和固相吸附技术，相关测试结果如下：

1、SCODA技术（Aurora）和某纯化试剂盒去除不同抑制剂后，最终STR分型位点获取率和信号强度比较结果

2、将含有600ug 腐植酸的检材，分别用SCODA技术（Aurora）和某试剂盒纯化后，进行STR分型， Aurora可以获得很好的峰值信号，而使用传统试剂盒纯化的样品信号非常微弱

综上述，SCODA电泳提取纯化技术相对于传统的纯化试剂盒的优势明显，主要包括：

• 提高低拷贝DNA检材的提取量和纯度，获得更高PCR扩增的成功率

• 高效去除检材中的抑制剂和污染物：有效的去除纺织品、血液、毛发、组织、骨头、土壤等各种检材中的抑制剂和污染物，相对于传统技术，对污染物的去除更彻底，可直接用于后续的扩增、克隆和分析

• 保持DNA片段的完整性，不会因机械作用造成DNA片段损坏