Monitoraggio in tempo reale della separazione del frammento di DNA tramite smartphone
Summary
Gli esperimenti tradizionali di elettroforesi a gel di lastre (SGE) richiedono un apparato complicato e un elevato consumo di sostanze chimiche. Questo lavoro presenta un protocollo che descrive un metodo a basso costo per separare i frammenti di DNA entro un breve lasso di tempo.
Abstract
L'elettroforesi del gel di pannello (SGE) è il metodo più comune per la separazione dei frammenti di DNA; Quindi, è ampiamente applicato al campo della biologia e degli altri. Tuttavia, il protocollo tradizionale SGE è abbastanza noioso e l'esperimento richiede molto tempo. Inoltre, il consumo chimico negli esperimenti SGE è molto elevato. Questo lavoro propone un metodo semplice per la separazione dei frammenti di DNA basati su un chip SGE. Il chip è fatto da una macchina per incisione. Due lenzuola in plastica vengono utilizzate per le lunghezze d'onda di eccitazione e di emissione del segnale ottico. Il segnale di fluorescenza delle bande del DNA viene raccolto da smartphone. Per convalidare questo metodo, sono state separate le scale di DNA da 50, 100 e 1000 bp. I risultati dimostrano che una scala del DNA inferiore a 5.000 bp può essere risolta entro 12 minuti e con alta risoluzione quando si utilizza questo metodo, indicando che è un sostituto ideale per il metodo tradizionale SGE.
Introduction
L'elettroforesi del gel di pannello (SGE) è il metodo più efficace per la separazione dei frammenti di DNA 1 , 2 , 3 , 4 , 5 e quindi è considerato uno strumento versatile in analisi biochimiche e biologiche 6 , 7 , 8 . Tuttavia, molti esperimenti indicano che il SGE è limitato dai seguenti quattro problemi: (1) le separazioni richiedono molte ore e anche giorni; (2) il consumo di sostanze chimiche è molto elevato; (3) richiede un apparato complicato ( ad esempio, cella elettroforesi 2D, alimentazione elettroforesi e sistema di imaging gel); (4) il sistema di imaging del gel può osservare solo i frammenti di DNA separati quando l'esperimento è terminato. Inoltre, il bromuro di etidio (EtBr), comunemente usato in SGE 9 ,Ass = "xref"> 10, è mutageno e cancerogeno 11 , 12 . Quindi, i guanti devono essere sempre indossati durante la consegna di gel contenenti EtBr.
L'elettroforesi capillare (CE) presenta numerosi vantaggi di 13 , 14 , 15 , 16 , 17 rispetto a SGE, come l'azionamento automatico, il tempo di separazione breve e il minor consumo. Tuttavia, lo strumento CE è piuttosto costoso. Pertanto, per superare tali limiti, è stato sviluppato un sistema ( Figura 1 ) per la separazione del DNA. Un tale sistema non solo può ridurre notevolmente il consumo chimico e risparmiare tempo sperimentale SGE (<8 min), ma può anche eseguire il monitoraggio in tempo reale del processo di separazione del DNA nel gel agarosio tramite smartphone. Seguendo le procedure descritte nel presente protocollo, gli studenti vengono presentatiPossiamo progettare e realizzare il chip SGE, preparare il gel agarosio nel chip, creare un semplice sistema SGE con uno smartphone e registrare il processo di migrazione del DNA nel gel agarosio.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'elettroforesi del gel agarosso è ampiamente impiegato per la separazione del DNA, dell'RNA e della proteina. Questo lavoro propone un nuovo metodo per sostituire il tradizionale protocollo di elettroforesi gel. I risultati dimostrano che le scalette del DNA di 50, 100 e 1000 bp possono essere separate bene in un piccolo dispositivo assemblato. Il grande vantaggio di questo metodo è che non solo può separare gli acidi nucleici con poco consumo di sostanze chimiche, ma può anche registrare il processo di sep…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Accogliamo con gratitudine il sostegno della Fondazione Nazionale di Scienze Naturali della Cina (n. 21205078) e del Fondo di Ricerca per il Dottorato di Ricerca dell'Istruzione Superiore della Cina (No.20123120110002). Questo lavoro è stato parzialmente sostenuto dal Programma Nazionale di Ricerca e Sviluppo della Cina (2016YFB1102303), dal Programma Nazionale di Ricerca di Base della Cina (973Program; 2015CB352001) e dalla National Natural Science Foundation of China (61378060).
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 |
References
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