TruTip是一个简单的核酸提取技术,利用该技术,一种多孔性,单片的连接基质的移液管尖端插入。因此,样品制备格式是兼容的液体处理工具,可用于许多介质中,以高通量临床应用和样品类型。
TruTip是一个简单的核酸提取技术,利用该技术,一种多孔性,单片的连接基质的移液管尖端插入。的整体的几何形状可适应特定的移液吸头的体积范围从1.0到5.0毫升。孔隙度大的巨石使粘稠的或复杂的样品容易通过它以最小的流体背压。双向流量最大化整料和样品之间的停留时间,使内一个单一的TruTip的要处理大体积的样品。的基本步骤,不论样品的卷或TruTip几何形状,包括细胞裂解,核酸结合的内孔的TruTip整料,洗去未结合的样品组分和裂解缓冲液,和到适当的缓冲液洗脱,纯化和浓缩的核酸。属性和适应性表现在TruTip三个自动化临床样本处理协议,使用的Eppendorf epMotion 5070汉密尔顿STAR STARPLUS液体处理机器人,包括RNA分离从鼻咽分泌物,全血基因组DNA提取,提取胎儿DNA和母体血浆(分别)从大量富集。
核酸纯化是必要的大多数分子诊断,研究使用,和生命科学的应用。出现了各种方法,因为对时间的苯酚/氯仿提取,其中有许多是在离液序列高的盐的存在下用核酸结合的基本原则基于。精简和自动化提取过程中一直通过使用各种珠膜为基础的格式,与自旋过滤器,磁珠及相关方法,主宰生命科学行业(见例子2-13)。尽管有效,但已知粒子和膜的局限性,当面对具有挑战性的临床矩阵。例如,细胞膜和珠列标准,有小孔径(因此,高背压),离心机或真空系统要处理的订单,需要某种类型的支持。膜的物理特性,和胎圈列结果显着的流体阻力,从而限制了不同的样品,可以有效地处理无堵塞的消耗品,和/或总的(输入),可以是单方向的流路,通过处理的样品体积。相反,磁性粒子必须分布在整个样品中,搅拌。均匀分布的磁性颗粒的溶液内的需要限制了总的输入样品的体积,可以处理最磁珠消耗品。临床样品中的属性(如粘度或复杂性),可导致低效的磁性粒子浓度的一侧的管或棒。此外,二氧化硅微粒,可以折断的珠子在提取过程中,失去了自己的磁化强度和污染最终样本。
的TruTip技术的开发是为了克服这些核酸的样品处理的约束和限制14。通过嵌入的多孔整料内枪头,降低流体背压流量控制,使通过真空( 即吸管抽吸)。此功能可以大大简化,从复杂样品类型( 图1)纯化核酸的提取工艺和仪表。定制的单块的几何形状和孔隙率,以减少堵塞,而单块的厚度提供足够的样品体积范围从1.0到5.0毫升的核酸结合能力。样品吸液和分配过程中的双向流动样品提取物和高效的核酸回收和洗脱结合巨石之间允许长期居留的时间,并要处理超过枪头本身的容量为使比较大的样本量。我们以前报道的发展和应用的的手动TruTip程序净化流感RNA的鼻咽样本使用单一或多通道清莱万年移液器15。等效提取效率之间获得了自动化的QIAcube工作站手动TruTip方法的在A型流感10 6个基因拷贝每毫升鼻咽分泌物。本研究的目的是要证明中等和高通量,自动化TruTip核酸纯化过程的鼻咽分泌物(NPA)和其他临床相关样本类型,使用中常见的临床参考实验室的液体处理机器人。
简单的的TruTip概念和工作流程( 图1)使得它很容易适应,一些临床样本矩阵,输入样本量,液体处理系统的自动化,高效和有效。然而,应当认识到,临床样品中,每一个是唯一的,并会随一个到下一个的粘度,颗粒物,粘液,表面的污染物,微生物,和/或人类遗传背景。在临床样品中的组合物和预期用途的一种自动化TruTip的样品制备协议的预期的变化,因此,它可能是必要的修改某些步骤一个TruTip程序,在为了实现期望的结果为一个特定的样品类型。然而,无论样品类型,通常具有最重要的影响核酸的纯度和/或恢复的TruTip参数包括:
由于几何形状,材料的枪头,和连接方法机器人通道武器是唯一的每个仪器制造商中,不同TruTip构造所需为每个液体处理系统。与核酸结合的能力(和洗脱效率)的TruTip整体尺寸(直径,厚度和孔隙尺寸),预期的任何固相萃取技术。厚(> 4毫米)的矩阵可以被嵌入到1毫升TruTip的,以增加核酸结合容量为大体积的样品和/或跨特定TruTip格式的结合能力相等,有一个折衷之间的TruTip厚度和流速初始的结合步骤(在粗裂解物的存在下)。因此,有时是有利的嵌入到较大 体积移液吸头的较大直径的整料的一种自动化协议的初始步骤( 如</ em>的5毫升汉密尔顿/ Akonni的TruTips大批量提取)。然而,由于液体处理机器人由厂家决定的的具体TruTip配置,我们不期望核酸TruTip跨液体处理平台,来自不同制造商的,或跨不同TruTip大小的收益率是相同的。
临床样品(定义)将含有显着数量的人类基因组DNA,除非它们被收购常无菌部位( 如脑脊髓液)。有时,在人基因组DNA是理想的(如图6所示),而在其他应用程序中的人类DNA指不想要的基因组背景( 图5)。背景DNA的存在下通常是没有问题的,因为只要核酸的总量不超过样品中的单块的结合能力,和背景的DNA可以作为一种载体,如果所需的靶核酸酸是本痕量。的高容量的血浆中提取协议( 图7)的目的是隔离(分段)中存在的10-20倍过量的母亲的DNA,这是类似的样品的制备传染病测试的目的,除了胎儿DNA序列高度一致,并,只能区分高度特异性分子检测和/或尺寸歧视。在这种情况下,总循环DNA是孤立使用5毫升TruTip,和随后的高分子和低分子量的胎儿DNA的分离通过随后的结合和洗脱1毫升TruTip的结合缓冲液条件下通过改变。大小选择性分离和富集靶核酸的基础上他们的结合和洗脱属性二氧化硅巨石是比膜或体积排阻离心柱实现的一个显着不同的作用模式。尺寸分离和富集微生物DNA的人类基因组DNA可能是一个在未来的应用ccomplished,通过定制TruTip绑定和洗脱缓冲。
自动化的协议表明,这里强调的的巨石TruTip本身的效用,以及如何处理不同的临床样本,它可以适应大量特定的液体处理机器人。精简的方法通常会导致更快的提取协议相比其他自动化系统。然而,的简单的TruTip技术,也为那些有兴趣购买一个新的,自动化核酸纯化系统提供了一定的成本优势,因为需要用于自动化TruTip程序的主要硬件是移液器通道臂本身,而不是磁力棒,真空系统或板上离心机。利用预充试剂板也可以减少空间和所需的消耗品,每运行吞吐量翻番。甲板最小化空间与TruTip协议的也使先进的用户整合上游或downstream自动化流程与TruTip。例如的汉密尔顿easyBlood解决方案以分级分离的全血,也能与的的自动化TruTip提取方法,这会显着简化生物银行业务流程。如核酸定量,规范化,,PCR设置的,或DNA测序后提取工艺也很容易地集成与TruTip较大的液体处理平台。
The authors have nothing to disclose.
这项工作的一部分,由美国国立卫生研究院(NIH)资助R 44 AI072784支持。我们感谢基尔斯滕圣乔治博士,萨拉B. Griesemer,达里尔·拉姆森和沃兹沃斯中心,纽约州卫生部门量化的流感病毒粒子进入临床验证流感实时病毒病,实验室的艾米院长院士PCR检测。
Reagent/Material | |||
TruTip Influenza Extraction Kit (EPM TruTips) | Akonni Biosystems, Inc. | 300-11120 | |
95% Ethanol | Acros Organics/ThermoFisher Scientific | AC615110040 | |
99% Acetone | Sigma-Aldrich | 270725-4L | |
DEPC-treated water | Life Technologies | AM9906 | |
Reagent Reservoir, 30 ml | Eppendorf | 960050100 | |
Deep well plate 96/2,000 μl | USA Scientific | 30502302 | |
epT.I.P.S. Motion Filtertips, 1,000 μl | Eppendorf | 960050100 | |
Equipment | |||
epMotion 5070 System | Eppendorf | 5070 000.000 | |
Dispensing tool TM1000-8 | 960001061 | ||
Reservoir rack | 960002148 | ||
Table 1. Reagents and equipment for automated RNA extraction from NPA. | |||
Reagent/Material | |||
TruTip gDNA Blood Extraction Kit (Hamilton TruTips) | Akonni Biosystems, Inc. | 300-20341 | |
95% ethanol | Acros Organics/ThermoFisher Scientific | AC615110040 | |
Proteinase K | AMRESCO LLC | E195 | |
1 ml Hamilton filtered CO-RE 96 tip rack | Hamilton Robotics, Inc. | 235905 | |
1 ml Hamilton non-filtered CO-RE 96 tip rack | Hamilton Robotics, Inc. | 235904 | |
50 ml Reagent Trough | Hamilton Robotics, Inc. | 187297 | |
Deep Well 2 ml plate | USA Scientific | 1896-2800 | |
Nunc 96 DWP-2 ml | Thermofisher | 27874 | |
Reagent Trough | Fisher | 14-222-412 | |
Equipment | |||
Hamilton STAR System | Hamilton Robotics, Inc. | 173027 | |
1 ml Independent Pipette Channels / Modular Arm | Hamilton Robotics, Inc. | 173081/173050 | |
1 ml 96-channel head | Hamilton Robotics, Inc. | 199090 | |
Tip Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 182085 | |
Sample Carriers/Inserts | Hamilton Robotics, Inc. | 173400/182238 | |
Plate Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 182090 | |
Multiflex Carrier | Hamilton Robotics, Inc. | 188039 | |
HHS2 Heater Shaker Unit | Hamilton Robotics, Inc. | 199033 | |
Rack Carrier | Hamilton Robotics, Inc. | 188047 | |
Table 2. Regents and equipment for 96-well genomic DNA extraction from whole blood. | |||
Reagent/Material | |||
TruTip R+D Circulating DNA Extraction Kit (Hamilton TruTips) | Akonni Biosystems, Inc. | Call to inquire | |
100% ethanol | Sigma-Aldrich | 459828-1L | |
Isopropanol | Acros Organics/ThermoFisher Scientific | AC327270010 | |
Proteinase K | AMRESCO LLC | E195 | |
Filtered 4 ml Tips | Hamilton Robotics, Inc. | 184022 | |
Unfiltered 1 ml Tips | Hamilton Robotics, Inc. | 235939 | |
96-Deep Well Plates | USA Scientific | 1896-2800 | |
50 ml Conical Tubes | Corning/ThermoFisher Scientific | 05-526B | |
50 ml Reagent Troughs | Hamilton Robotics, Inc. | 187297 | |
120 ml Reagent Troughs | Hamilton Robotics, Inc. | 182703 | |
Large Volume 96-Pos Reagent Troughs | ThermoFisher Scientific | 14-222-412 | |
Equipment | |||
STARplus Autoload Workstation Base / Deck Module | Hamilton Robotics, Inc. | 173025/190012 | |
1 ml Independent Pipette Channels / Arm | Hamilton Robotics, Inc. | 173081/173052 | |
5 ml Independent Channel / Modular Arm | Hamilton Robotics, Inc. | 184090/173050 | |
Plate Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 182090 | |
Multiflex Carrier | Hamilton Robotics, Inc. | 188039 | |
Rack Carrier for 50 ml Reagent Troughs | Hamilton Robotics, Inc. | 188047 | |
120 ml Reagent trough carrier | Hamilton Robotics, Inc. | 185290 | |
Tip Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 182085 | |
50 ml Tube Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 182245 | |
24 Position Sample Carriers | Hamilton Robotics, Inc. | 173400 | |
32 Position Sample Carrier | Hamilton Robotics, Inc. | 173410 | |
Table 3. Reagents and equipment for large volume DNA extraction from plasma. |