スマートフォンによるDNA断片分離のリアルタイム追跡
Summary
伝統的なスラブゲル電気泳動（SGE）実験は、複雑な装置および高い化学消費を必要とする。この研究は、短い時間枠内でDNA断片を分離する低コストの方法を記載したプロトコールを提示する。
Abstract
スラブゲル電気泳動（SGE）は、DNAフラグメントの分離のための最も一般的な方法である;生物学などの分野に広く応用されている。しかし、従来のSGEプロトコルは非常に面倒であり、実験には長い時間がかかります。さらに、SGE実験における化学消費は非常に高い。この研究は、SGEチップに基づくDNA断片の分離のための簡単な方法を提案する。チップは彫刻機で作られています。 2つのプラスチックシートが、光信号の励起波長および発光波長に対して使用される。 DNAバンドの蛍光シグナルはスマートフォンで収集されます。この方法を検証するために、50,100および1,000bpのDNAラダーを分離した。この結果は、この方法を使用する場合、従来のSGE法の理想的な代替物であることを示しており、5,000bpより小さいDNAラダーが12分以内に高分解能で分離できることを示している。
Introduction
スラブゲル電気泳動（SGE）は、DNA断片分離1,2,3,4,5に最も有効な方法であり、生化学的および生物学的分析における多目的ツールであると考えられている6,7,8。しかし、多くの実験では、SGEが以下の4つの問題によって制限されていることが示されている。（1）分離に数時間および数日かかる。 （2）化学消費量が非常に高い。 （3）複雑な装置（ 例えば、 2D電気泳動セル、電気泳動電源、およびゲルイメージングシステム）を必要とする。 （4）ゲルイメージングシステムは、実験が終了したときにのみ、分離されたDNA断片を観察することができる。さらに、SGE9で一般的に使用されている臭化エチジウム（EtBr）は、突然変異原性であり、発癌性である11,12 。従って、EtBrを含むゲルを手渡すときは常に手袋を着用しなければならない。
キャピラリー電気泳動（CE）には、自動操作、短時間の分離、低消費など、SGEと比較して13,14,15,16,17の利点があります。しかし、CE機器は非常に高価です。従って、これらの制限を克服するために、DNAの分離のためのシステムが開発されている（ 図1 ）。このようなシステムは、化学物質の消費を大幅に削減し、SGE実験時間（8分未満）を節約するだけでなく、スマートフォンによるアガロースゲル中のDNA分離プロセスのリアルタイム追跡も行うことができる。このプロトコルに記載されている手順に従って、SGEチップの設計と製作、チップ内でのアガロースゲルの調製、スマートフォンによるシンプルなSGEシステムのセットアップ、アガロースゲルへのDNAマイグレーションプロセスの記録が可能です。
Protocol
Representative Results
Discussion
アガロースゲル電気泳動は、DNA、RNAおよびタンパク質の分離に広く用いられている。この研究は、伝統的なゲル電気泳動プロトコルを置き換える新しい方法を提案している。結果は、50,100,1000bpのDNAラダーが、このように小型の組立装置で良好に分離できることを示している。この方法の大きな利点は、化学的消費の少ない核酸を分離できるだけでなく、分離プロセスも記録できることである…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
中国国立自然科学財団（No 21205078）と中国高等教育博士号プログラム（No.20123120110002）の支援を感謝します。この研究は、中国の国家主要研究開発計画（2016YFB1102303）、中国の国家基礎研究計画（973プログラム2015CB352001）、および中国国立自然科学財団（61378060）によって部分的に支持された。
Materials
| 10×TBE | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T1051 |
| 50bp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3421A |
| 100bp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3422A |
| 1kbp DNA ladder | Takara Bio Inc. | 3426A |
| SYBR GREEN | Takara Bio Inc. | 5760A |
| Agarose | Sigma-Aldrich Corporate | V900510 |
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