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众所周知,生物样品,比如DNA、RNA、酶、病毒、疫苗,还有采集自活体的血液、唾液样本都是十分”娇贵“。为了保证活性和完整性,基本上都要在低温条件下(4ºC,-20ºC,-80ºC)存储,因此一般生物实验室需要配备专门的冷柜和低温冰箱,才能维持稳定的低温环境。而在运输这些样品时,则需要专门的低温包装,在厚厚的泡沫塑料箱内加上冰袋甚至干冰,费时费力不说,更要命的是费钱,10块的运输费,9块都用在了包装上。 但是,对于那些在荒山野岭进行科考的古生物学家,在穷乡僻壤罪案现场提取法医学证据的办案人员,难道真得背着沉重的冰箱跋山涉水?以前遇到这样的极端例子,还是必须配备低温冷藏的装置来进行运输和保存。对于这些珍贵的或不稳定的生物样本,即使计划周密,精心做了预防工作,也花费了很大的包装运输成本,但应用前需要在逐渐升高的温度下冻融,环境变化不可能完全受控,仍会导致材料降解,影响下游应用,可谓吃力不讨好。 生物样本常温储存技术的出现,完美地解决了所有这些难题! 事实上,这项创新技术已经悄然进入各个科研领域中,包括斯坦福大学,美国国立卫生研究院,GSK等著名院校和企业采用该项技术用于生化研究、诊断、生物制药、基因库建设和刑侦分析中。 生物样本得常温储存是如何实现的?以DNA的常温保存和运输为例,请看下图: 在装有样品的离心管或塑料管内,按规定比例加入DNA常温稳定剂。直接以液体形式或经过干燥以固体形式(这样可以保存更长时间)在室温条件下置于普通的样品储存柜中保存,或者以常规方式运输,完全摆脱了低温储存和冷链运输的依赖。现在用一个信封就可邮寄过去需要大量干冰才能办得到的事。此外,该技术也使许多生物实验在室温下进行成为了现实。 说到这里,我们不禁好奇,这种神奇技术的原理是什么呢? 自然存在的一种特殊的缓步类生物(Tardigrate),能在极端干燥的环境下通过“脱水休眠”的方式,保护机体长时间存活。当环境湿度恢复正常时,Tardigrate又可以恢复正常状态。下面的图片显示Tardigrate正常与脱水状态下的个体差别3-4倍。 新一代的室温稳定新技术,就是偷师了自然界这种独特的“脱水”的分子机理,通过化学合成获得新型的生物活性稳定剂,能在核酸分子周围形成热稳定性的阻碍,保护核酸免予降解和失活,从而实现室温下生物样本的稳定、运输和保存。 那么室温稳定储存技术的效果如何呢?还是以DNA稳定剂为例。
室温下采用DNA稳定剂储存26个月后重新复效活化的DNA样品,对照在-20°C下冷冻储藏的样品,通过快速PCR扩增显示结果一致。另外在加速老化条件下进行的长期稳定性研究表明,效果相当于在室温下保存了30年之久。
DNA稳定剂保护的DNA在储存3.5年以后经复效仍保持活性,对照-20°C冷冻的样品。在加速老化进行的长期稳定性研究表明,效果相当于在室温下保存了30年。 室温保存生物样品是今后的发展方向,如果将Biomatrica的技术和产品整合入生物样品库的实践和管理将会有力地促进下一代生物样品库的发展。参考一下斯坦福大学采用了室温技术后的预期吧。 · 10年内可以为整个学校节省1600万美金 · 无需低温冰箱,节省200,000百万制冷量(BTU) · 节省18,000立方吨的干冰 · 2年内收回投资 室温保存生物样品技术对于环境绿色革命也将产生积极的影响。让我们来算笔账:
看了上面的数字对比,有些不可思议,不是吗? 室温稳定和保存技术广泛用于血液、唾液、组织样品的收集和室温运输以及室温保存这些样品中RNA和DNA。目前,该技术和产品已经被运用在大规模生物样品储存,司法实践和学术研究等,包括美国FBI,加州,华盛顿州等许多美国司法单位都使用了Biomatrica公司的技术。 室温稳定系列产品,有效防止复杂样本及试剂等在运输、存储、处理过程中发生降解,无需冷藏。不但适用于长期稳定保存样本,能快速完整地复效样本,有利于保持样本的一致性,帮助科研工作者获得可重复可靠的实验结果,是传统低温样本保存技术的理想替代。对奋斗在生物实验室的工作者而言,从此可以与低温存储及冷链运输说再见,再也不必埋怨冰箱太挤,再也不必担心样本降解,再也不必为低温运输高昂成本买单了。 |