凝胶电泳新纪元

凝胶电泳新纪元 —— 五分钟，从核酸片段到电泳结果

从氯化铯梯度离心到今天普遍使用的离心柱，核酸纯化这一步我们走了近50年；而电泳技术发展至今已有近80年！80年之后，我们绝大多数的实验室仍在沿用早先的琼脂糖凝胶电泳或聚丙烯酰氨凝胶电泳用于核酸片段的分离，这一步我们可谓走得太久。

80年之后，你还在为核酸电泳而苦恼吗？繁琐的凝胶制备、恼人的EB、漫长的等待、歪歪扭扭的条带、复杂的分子量和浓度的计算 …… ？？？

历经80年的发展，如今最前沿的核酸分析/分离平台已经可以让我们彻底摆脱手工制胶，手工上样，以及漫长的等待和拍照分析。

对于传统凝胶电泳而言，时间和分辨率是其两大制约因素，同时在准确性和灵敏度上传统凝胶电泳也都存在着无法克服的问题。

NO.1 时间

对于一块常夫规凝胶电泳，我们很少会思考为了得到一张电泳图片而花费了多少时间。如果现在问你，跑一块常规琼脂糖凝胶你需要多长时间？也许你会回答：三四十分钟吧。因为我们习惯性地忽略了前面凝胶制备的时间以及后面拍照和分析的时间。如果把它们都算上，我想你会回答：至少一个半小时吧 。

让我们算一算，我们到底在电泳上花了（浪费了）多少时间：

若按每周三块胶计算

190 – 478 小时/年 = 1 – 3 月/年

若按每天一块胶计算

317 – 796 小时/年 = 2 – 5 月/年

我们曾经浪费过这么多宝贵的时间！

NO.2 分辨率

常规琼脂糖电泳的分辨率有多少？也许我们不能准确的给出答案，但能够肯定的是，没有人会用琼脂糖电泳去区分5个碱基或10个碱基差异的片段。在需要高分辨率的时候，往往会采用PAGE电泳，而随之带来的是数个小时，乃至数十个小时的漫长的电泳时间。而即使如此，我们真的对PAGE结果很满意吗？

让我们看看下面的PAGE电泳结果。

对于DNA PAGE电泳来说，这已经是相当不错的电泳图了，可是 ……

谁能说出红圈内的条带分子量是多少？是应该按上面的虚线计算条带大小，还是按下面的虚线呢？

传统的凝胶电泳有太多的模棱两可的东西和太多的经验值。不同的人、不同的实验室，甚至同一个人在不同的时间对同一数据都有可能给出不同的结果。

所以，又了有问题 No.3 准确性。

NO.4 灵敏度

常规琼脂糖电泳，我们的上样量是多少？很多人包括我自己会用 5-10 μl。关于常规琼脂糖电泳灵敏度说法不一，表述方法也各不相同，有说法称每个条带100 ng。 如果以上样量10 μl计，那差不多用掉了一半的样品，如果实验需要重复、PCR产物还有别的用处，那没办法再做一次PCR吧？

看一下在最先进的核酸分离系统下对梯度稀释的样品的自动化分析结果吧。

对样品进行梯度稀释，从第一个泳道到第六个泳道样品的浓度依次为1ng/μl，5ng/μl，10ng/μl，15ng/μl，20ng/μl，25ng/μl。第一泳道样品浓度最低为1 ng/μl，仪器对样品的消耗量小于0.1 μl，即使是这么小的上样量，第一个泳道中含量最少的条带依然清晰可辨。

传统凝胶电泳其实还有很多很多的问题。比如用到了对人体和环境有害的EB染料；对于不同大小的片段要配制不同浓度的凝胶；如果经验不足，上样时容易把胶孔扎破；如果忘了设定时器，条带很可能已经跑出胶外 ……

不要再为凝胶电泳而犯愁了，电泳自动化的时代就在我们面前！

QIAGEN公司为我们提供了一个全自动的核酸分析平台— QIAxcel

像所有自动化设备一样，我们所要做的就仅仅只是将样品放入机器，然后在电脑上选一个程序，然后，等着看结果。不过QIAxcel除了这些高度的自动化之外，更省去您在看到结果之前的漫长等待。从开始到结束，3-5分钟，完整的电泳结果就呈现在您的面前。

QIAxcel分析仪采用毛细管电泳，每次可自动分析多达96个样本，实现高灵敏度、高分辨率的分析。采用预制胶卡夹，免去了手工制胶步骤，极大程度缩短了实验过程，避免了人为误差。

QIAxcel能够为您提供：
 
♦ 全自动 —— 96个样本自动上样
　　　　—— 全自动数据记录和胶图输出
　　　　—— 全自动条带长度和浓度分析
♦ 快速 —— 10分钟内分析12个样本
♦ 灵敏 —— 检测下限可达0.1 ng/μl的核酸
♦ 高通量 —— 每批可多达96个样品
♦ 高分辨率 —— 可分辨3-5 bp的差异
♦ 方便 —— 使用预制胶卡夹
♦ 安全 —— 减少与有害化学物的接触

预制胶卡夹

♦ 预制胶卡夹包括12个分离通道和一个内置凝胶槽
♦ 即用型胶卡夹，无需制备凝胶，使用方便快速
♦ 安全、环保
♦ 四种卡夹满足DNA/RNA分析的各类应用
♦ 一个试剂盒，包括了电泳所需的卡夹、缓冲液等

软件

♦ 电泳结果实时显示
♦ 自带多种电泳程序，适合各种用途
♦ 自动输出原始信号峰图和模拟胶图
♦ 可对各条带进行大小和浓度分析
♦ 电子化实验数据报告，方便保存和输出
 

QIAxcel是一台为完全替代手工凝胶电泳分离核酸片段而研发的，它克服了传统凝胶电泳时间长、灵敏度低、分辨差的弊病，并完全省去了手工制胶和上样的繁琐。可以说，它的应用可以覆盖生命科学相关的各个领域。

我们来看几个应用实例吧。
病原微生物                                                                                                            

 

疟原虫种属鉴定。使用通用引物对疟原虫种属特异区域进行PCR扩增，扩增产物用QIAxcel DNA Screening Kit进行分离，根据扩增条带大小对疟原虫种属进行鉴定。总自动化分析时间约10 min。

 

  

 

MRSA抗性基因检测。对MRSA的抗生素抗性基因进行10重PCR扩增，扩增产物用QIAxcel DNA High Resolution Kit进行分离，软件根据分子量Marker自动计算出扩增条带的大小。总自动化分析时间约15 min。

检验检疫　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

用PCR的方法鉴定肉类的脊椎动物源性。用QIAxcel替代传统的凝胶电泳，PCR产物用QIAxcel DNA High Resolution Kit进行电泳分离，总自动化分析时间约10 min。

 

 

 

转基因食品的检测。用PCR的方法分析食品中的DNA，转基因样品的扩增片段较野生型的片段大，从而实现对转基因成份的鉴定。用QIAxcel替代传统的凝胶电泳，PCR产物用QIAxcel DNA High Resolution Kit进行电泳分离，总自动化分析时间约10 min。

 

 

遗传性疾病筛查                                                                                                  

唐氏综合症研究。以小鼠为模型，用PCR的方法在特定的条件下共同扩增16号染色体上的基因片段 （App 和Dyrk1a） 与8号染色体上的内参基因 （Acta1），PCR产物的量与模板的量相对应。PCR产物由QIAxcel DNA Screening Kit 进行分离，总自动化分析时间约4 min。（Anal. Biochem. 2005， 340：213–219）

采用多重PCR的方法研究Duchenne型肌营养不良症（DMD）相关的DMD基因中大片段的缺失或重复的情况。PCR产物用QIAxcel DNA High Resolution Kit分析。图A-E分别显示了未受影响的个体、缺失 DMD-受影响的男性、51号外显子缺失的携带者、重复DMD-受影响的男性和51号外显子重复的携带者的DMD基因缺失与重复的情况。（Clinical Chemistry. 2006， 52：2203–2210）

STR筛查                                                                                                            

使用高分辨率卡夹对PCR产物进行分离，该实验中的分辨率达2 bp。高分辨率可完全替代传统PAGE电泳，并大大缩短分离和分析时间。总自动化分析时间约7 min。

QIAxcel以其快速、高分辨率、高灵敏度，且无需制胶和手工上样的全自动的核酸片段分析开创了核酸电泳的新时代，让电泳不再繁琐、漫长和不安全，让结果分析轻轻松松实现。80年后的今天，我们要做的仅仅只是将PCR产物、酶解产物或RNA放入仪器内，轻点鼠标，稍待片刻，便可获得高分辨率高灵敏度的电泳结果。

QIAxcel，让我们和凝胶电泳说再见！