Đột phá cường độ ion thấp: Bộ đệm chạy siêu nhanh cho RNA

Điện di gel vẫn là một trong những thủ thuật được lặp đi lặp lại thường xuyên nhất trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử. Tuy nhiên, bất chấp sự phổ biến của nó, hạn chế cơ bản của các hệ thống đệm thông thường vẫn tồn tại trong nhiều thập kỷ: cường độ ion cao tạo ra nhiệt và nhiệt giới hạn điện áp có thể được áp dụng một cách an toàn.

Điện di gel - tổng quan | Chủ đề ScienceDirect

Super Fast Running Buffer for RNA tiếp cận vấn đề này từ một góc độ khác. Bằng cách giảm cường độ ion thay vì bù đắp cho hậu quả của nó, nó cho phép cường độ trường cao hơn, thời gian chạy ngắn hơn và phân tách sạch hơn - mà không có sự thỏa hiệp thường đi kèm với tốc độ.

Khoa học về nút thắt cổ chai

Quy tắc cơ bản của điện di giải thích rằng nhiệt là bình phương dòng điện nhân với điện trở. Khi cường độ ion cao, dòng điện tăng tương ứng. Ở điện áp cao, dòng điện đó chuyển trực tiếp thành nhiệt - làm cong hình thái gel, biến dạng các dải thành "nụ cười" đặc trưng và làm giảm độ phân giải.

Dung dịch đệm TAE và TBE truyền thống được pha chế với cường độ ion giữ cho DNA ổn định nhưng cũng giới hạn cường độ trường thực tế ở khoảng 10 V / cm. Lên cao hơn và gel quá nóng. Ban nhạc bôi nhọ. Khả năng tái tạo bị ảnh hưởng. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã chấp nhận sự đánh đổi này là không thể tránh khỏi: tốc độ hay chất lượng, nhưng hiếm khi cả hai.

Ràng buộc này ngày càng trở nên tốn kém hơn khi quy mô thử nghiệm mở rộng. Một phòng thí nghiệm xử lý hàng chục phản ứng PCR hàng ngày không thể đợi nửa giờ cho mỗi gel. Một cơ sở cốt lõi xác nhận hàng trăm mẫu hàng tuần cần khả năng tái tạo mà không làm giảm thông lượng. Và trong quy trình làm việc nhạy cảm với thời gian - kiểm soát chất lượng cho các thư viện giải trình tự, sàng lọc nhanh kết quả chỉnh sửa CRISPR hoặc xác minh các chất trung gian nhân bản - mỗi phút chờ đợi điện di là một phút không dành cho khám phá thực tế.

Cường độ ion thấp hơn, quản lý nhiệt thông minh hơn

Super Fast Running Buffer for RNA định hình lại phương trình. Bằng cách pha chế với cường độ ion thấp hơn, bộ đệm làm giảm dòng điện ở bất kỳ điện áp nhất định nào. Dòng điện ít hơn có nghĩa là ít nhiệt hơn. Ít nhiệt hơn có nghĩa là điện áp có thể được tăng lên một cách an toàn - lên 25–30 V / cm, cao hơn khoảng 2,5 đến 3 lần so với các hệ thống thông thường - mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của dải.

Kết quả là nhất quán và có thể đo lường được:

•Thời gian chạy: nén từ 30 phút đến 5–10 phút, trực tiếp tăng tốc thông lượng phòng thí nghiệm

• Tỷ lệ phục hồi DNA vẫn cao, không có sự can thiệp vào các bước chiết xuất gel hoặc thắt

• Dung lượng đệm mạnh mẽ hỗ trợ nhiều lần tái sử dụng, giảm cả lãng phí và chi phí mỗi lần chạy

• Cả dung dịch làm việc cô đặc 50X và pha loãng 1X đều ổn định ở nhiệt độ phòng trong ít nhất 12 tháng

Đây không phải là sự đánh đổi giữa tốc độ và chất lượng. Đó là sự tái cân bằng của các thông số vật lý cơ bản đã hạn chế điện di trong nhiều thập kỷ.

Bối cảnh nghiên cứu: Điều kiện ion tiết lộ những gì

Ảnh hưởng của cường độ ion đệm vượt ra ngoài thời gian chạy vào hành vi cơ bản của axit nucleic trong quá trình tách. Nghiên cứu được công bố trên Nucleic Acids Research đã chứng minh rằng mức độ uốn cong DNA trong phức hợp protein-DNA bị ảnh hưởng đáng kể bởi các điều kiện ion được sử dụng trong quá trình điện di gel. Trong các bộ đệm cường độ ion rất thấp, mức độ uốn cong DNA được ước tính là khoảng 25 đến 30 độ - khác biệt đáng kể so với 60 đến 65 độ được quan sát thấy trong điều kiện cường độ ion cao hơn.

Những gì nghiên cứu này minh họa là cường độ ion không chỉ đơn thuần là một thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến tốc độ. Nó tích cực định hình hành vi cấu trúc của axit nucleic trong quá trình điện di. Một hệ thống đệm được tối ưu hóa cường độ ion, so với các hệ thống khác, giữ axit nucleic trong vùng đệm động từ khi điện di bắt đầu đến khi hình ảnh được thực hiện. Hệ thống này làm tăng độ phân giải và giảm thiểu sự thay đổi trong các axit nucleic dải trong khi vẫn duy trì vị trí dải điện di.

Vai trò của các tương tác đặc hiệu nucleobase trong việc liên kết và uốn cong

DNA theo yếu tố xác định giới tính nam của con người SRY - ScienceDirect

Sự đổi mới nhanh chóng của bộ gen

Bộ gen liên tục thay đổi. Cùng với đó, thị trường cũng đang thay đổi. Từ nay (2023) đến năm 2031, thị trường điện di axit nucleic dự kiến sẽ tăng từ 29 tỷ đô la (2025) lên 53 tỷ (2031). Từ năm 2025 đến năm 2031, tốc độ CAGR dự kiến là 10,7%. Sự tăng trưởng này cho thấy sự thay đổi trong hoạt động của phòng thí nghiệm, với thông lượng, quay vòng và tích hợp đều tăng lên.

Hỗ trợ được cung cấp bởi bộ đệm hệ thống RNA cho:

• Kiểm tra nhanh tính toàn vẹn của RNA, sau đó là chuẩn bị thư viện, để giảm tổn thất thời gian với việc duy trì tính toàn vẹn của RNA.

• Kiểm tra nhanh tính toàn vẹn của các sản phẩm PCR và hiệu quả phân mảnh của chúng, để đảm bảo duy trì đường ống giải trình tự hoạt động bình thường.

• Kiểm tra nhanh kết quả của các thay đổi CRISPR để tiếp tục giai đoạn tiếp theo.

• Cao thông qua thử nghiệm thuốc và xác nhận nhiều loại thuốc, mà không làm mất tính toàn vẹn của phân tích.

• Kiểm tra biểu hiện chất lượng của bộ khuếch đại, với sự gián đoạn tối thiểu.

Trong tất cả các trường hợp sử dụng này, bộ đệm được kiểm tra đúng cách và hoạt động nhanh chóng ở mức cơ sở, không phức tạp và không có tính năng nhanh chóng.

Tích hợp này là chìa khóa cho quy trình làm việc của bạn

Những đổi mới tốt trong phòng thí nghiệm nên kết hợp hài hòa vào các quy trình hiện có và phải được cải thiện một cách định lượng cho phòng thí nghiệm. Bộ đệm chạy nhanh cho RNA không yêu cầu thiết bị bổ sung, đào tạo bổ sung cho nhân viên hoặc cải tiến / thiết kế lại hoàn toàn các quy trình hiện có.

Để chuẩn bị dung dịch làm việc 1X, cô đặc 50X nên được pha loãng 1:50 với nước cất. Sử dụng cùng một giải pháp đó cho cả đúc gel và điện di, đảm bảo độ bền đệm nhất quán trong suốt quá trình chạy. Chạy ở 25–30 V / cm. Quan sát kết quả trong 5–10 phút thay vì nửa giờ.

Đối với các phòng thí nghiệm bận rộn - cho dù là các nhóm nghiên cứu học thuật, cơ sở cốt lõi hay phòng thí nghiệm chẩn đoán - tổng thời gian tiết kiệm được là đáng kể. Giảm 20 phút cho mỗi gel qua hàng trăm lần chạy mỗi năm chuyển thành những ngày phục hồi thời gian ngồi trên băng ghế dự bị. Quan trọng hơn, nó biến điện di từ nút cổ chai giới hạn tốc độ thành một điểm kiểm tra nhanh chóng thông báo thay vì trì hoãn các quyết định hạ nguồn.

Kết thúc

Cường độ ion thấp không phải là sự đánh đổi. Đó là một quyết định thiết kế sáng suốt hoạt động với ràng buộc vật lý cơ bản nhất của bộ đệm điện di thông thường. Super Fast Running Buffer for RNA đã triển khai khái niệm này để cung cấp sự tách biệt nhanh hơn, dải sạch hơn và sự hài hòa theo nghĩa đen giới tính dễ dàng hơn với các quy trình xuôi dòng - tất cả đều nằm trong cùng một quy trình làm việc thoải mái mà các nhà nghiên cứu đang sử dụng.

Khi tốc độ nghiên cứu bộ gen tiếp tục tăng tốc, các công cụ phòng thí nghiệm phải theo kịp. Bộ đệm này được thiết kế để làm chính xác điều đó.

Để biết thêm thông tin về Đệm chạy siêu nhanh cho RNA và đầy đủ các giải pháp phòng thí nghiệm của Longlight Technology, vui lòng truy cập www.longlight.com.

Những câu hỏi thường gặp

Q1: Đệm chạy siêu nhanh cho RNA cũng có thể được sử dụng cho gel DNA không?

Đúng. Dung dịch đệm phù hợp với cả gel DNA và RNA. Thời gian chạy và tỷ lệ khôi phục cao cho cả hai ứng dụng vẫn nhất quán.

Q2: Dung dịch đệm cường độ ion thấp có thể ảnh hưởng đến việc phục hồi DNA hoặc RNA bằng cách sử dụng bộ dụng cụ chiết xuất gel không?

Không. Chúng tôi có thể đảm bảo rằng bộ đệm và cường độ ion thấp của chúng tôi sẽ không phải là nguyên nhân gây ra các vấn đề về chiết xuất hoặc thắt gel DNA hoặc RNA. Do đó, các hoạt động xuôi dòng như sao chép, giải trình tự và chuẩn bị thư viện sẽ không có vấn đề gì.

Q3: Giới hạn tái sử dụng 1X với sản phẩm này là bao nhiêu?

Bộ đệm này có khả năng đệm rõ rệt và có thể được tái sử dụng 3-5 lần. Chúng tôi khuyên bạn nên thay thế thường xuyên để đảm bảo độ phân giải cao.

Q4: Có bất kỳ yêu cầu đặc biệt nào đối với thiết bị điện di gel khi hoạt động ở 25–30 V / cm không?

Không. Bất kỳ thiết bị điện di ngang nào cho gel đều có thể được sử dụng.

Q5: Cô đặc 50 X nên được bảo quản như thế nào?

Cô đặc nên được bảo quản trong khoảng 15-30oC và tránh ánh nắng mặt trời để duy trì giá trị trong 12 tháng. 1X pha loãng với sản phẩm này có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng.