技术领域
[0001] 本
发明属于
生物技术领域,涉及
生物组织的固定与保存,具体涉及一种DNA类组织样品保存液及应用。
背景技术
[0002] 动物组织的长久保存是进行DNA测序、分子遗传学研究和法医鉴定等的重要前提,动物组织保存的
质量直接影响后期DNA提取的产量和质量。目前常用的动物组织保存方法有低温冷冻法,甲
醛浸泡法、
石蜡包埋法和
乙醇浸泡法等,不同保存方法有各自的特点及优缺点。
[0003] 低温冷冻法利用低温(-20℃一般
冰箱、-80℃超低温冰箱或-196℃液氮中)抑制DNA酶的活性从而长期保存组织DNA,该方法保存效果较好,但是其保存条件严格,保存成本高且容易受到停电等偶然事件的影响。
[0004] 甲醛浸泡法通过甲醛使DNA酶失活从而保存DNA,该方法对于动物组织有着较好的固定作用。但甲醛会使
蛋白质与DNA发生严重的交联,使DNA很难从组织中完全释放出来,另外,甲醛还会引起基因组DNA的
片段化和修饰,导致后期DNA提取过程中难以获得大量完整的片段。此外,甲醛具有很强的毒性,该方法对操作人员具有潜在的危害。
[0005] 石蜡包埋法也是动物样品保存的传统方法,然而其浸蜡、包埋及储存过程都会对动物组织中的DNA造成不可恢复的损伤。该方法也需要使用甲醛,因此也会造成后期DNA提取的困难。
[0006] 乙醇浸泡法利用乙醇的渗透作用将动物组织脱
水、DNA酶失活进而保存组织DNA。虽然乙醇对组织渗透作用迅速且无毒无害,但有研究表明,长时间保存在乙醇中的动物组织会松软弥散,导致保存的组织
块变少,乙醇也会对基因组DNA产生切割作用,形成长度较小的DNA片段,且乙醇极易挥发,长期保存后乙醇浓度会降低,无法达到良好的保存效果。
[0007] DNA测序、分子遗传学研究和法医鉴定等领域均需要从保存的动物组织中提取出大量且较为完整的DNA,但从上述传统方法保存的动物组织中提取并纯化的DNA的数量和质量往往都不可观,不能满足现代分子生物学研究的需要。因此,本领域的研究人员致
力于开发新型能够完整保存动物组织的保存方法。
现有技术中也公开了多例动物组织/细胞的保存方法。
[0008] 如CN101668854A公开了保存及/稳定化细胞/大分子的组合物、系统及方法,其组合物包含螯合剂、螯合剂增强组分以及
碱基,配合系统可使细胞在环境条件下保存及稳定化。
[0009] CN103820320A公开了一种非冻型RNA保护液,由聚乙烯亚胺、
氯化铵、
乙二胺四乙酸及其二钠盐、乙二醇二乙醚二胺四乙酸组成,可于室温下保存生物样品(人体组织、动物组织、
植物组织、细菌、
真菌、培养细胞和血液细胞)14-42天,期间RNA保持高度完整性。
[0010] CN104630207A公开了一种海洋动物标本保存与DNA提取一体化
试剂,包括pH8.0的Tris、EDTA、SDS、蛋白酶K,用于海洋动物标本保存与DNA提取一体化操作。
[0011] CN105524916A公开了一种DNA类样本保存稀释液及其制备,其保存液主要由二甲基亚砜、山梨醇、Tris-HCl、乙二胺四乙酸、Triton-100、NP-40、Chelex-100、叠氮钠、
链霉素和去离子纯化水组成,浸入DNA类样本稀释保存液后,新鲜组织细胞中DNA可以完好的在37℃下保存1周,在25℃下保存1个月,4℃下保存6个月,在-20℃或-80℃下长期保存。
[0012] 然而现有所述保存方法仍存在诸多问题,如长时间保存组织造成组织的“松散酥化”使组织变少,或者虽可以保存DNA但无法提取到大片段的DNA,抑或是保存过程中需要多次更换或补充保存液以及虽可以实现样品保存但对于后续DNA提取不利等问题。因此,开发一种新型的、能够完整保存动物组织的保存方法具有重要意义。
发明内容
[0013] 针对上述现有技术存在的问题,本发明针对动物组织的保存进行分析和研究,开发一种可用于多种动物组织保存的保存液。
[0014] 本发明的目的之一在于提供一种DNA类组织样品保存液。所述组织样品保存液于室温条件下可长期完整保存动物组织样品,保存其DNA并可提取到大片段高质量的DNA。
[0015] 本发明的目的之二在于提供上述DNA类组织样品保存液的制备方法。通过其制备方法,可以简便、快速的制备获得DNA类组织样品保存液,便于使用。
[0016] 本发明的目的之三在于提供DNA类组织样品的应用,包括DNA类组织样品的保存方法、DNA类组织样品保存
试剂盒、基于DNA类组织样品保存液的DNA分子检测的方法等。
[0017] 为实现上述发明目的,具体的本发明涉及以下技术方案:
[0018] 首先,本发明公开了一种DNA类组织样品保存液,其成分由
草酸铵[(NH4)2C2O4]、三羟基
氨基甲烷[Tris]、乙二胺四乙酸二钠[EDTA-Na2.2H2O]、
氯化钠[NaCl]、聚乙二醇辛基苯基醚[Triton X-100]和去离子纯化水组成。
[0019] 优选的,DNA类组织样品保存液中,草酸铵饱和溶液、乙二胺四乙酸二钠0.05~2mM,三羟基氨基甲烷10~50mM,聚乙二醇辛基苯基醚0.2~0.5%(v/v),氯化钠0.5~1.5%(w/w),pH值控制在7.2~8.1之间。
[0020] 更为优选的,DNA类组织样品保存液中,(NH4)2C2O4 60℃饱和溶液、Tris 0.24%(w/v)、EDTA-Na2.2H2O 0.074%(w/v)、NaCl 0.9%(w/v)、Triton X-100 0.3%(v/v)和去离子纯化水组成。
[0021] 其次,本发明公开了一种DNA类组织样品保存液的制备方法,包括如下步骤:
[0022] (1)量取一定体积的去离子水,加热至50℃-60℃,加入80~140g(NH4)2C2O4,按量取Tris、EDTA-Na2.2H2O、NaCl、Triton X-100,充分混匀。
[0023] (2)溶液调节pH值至7.2~8.1,定容至1.0L。
[0024] (3)高压灭菌分装备用。
[0025] 优选的,一种DNA类组织样品保存液的制备方法,包括如下步骤:
[0026] (1)量取900mL去离子水,加热至60℃,依次加入140g(NH4)2C2O4、2.42g Tris、0.74g EDTA-Na2.2H2O、9.0g NaCl、3.0mL Triton X-100,充分搅拌混匀。
[0027] (2)用NaOH溶液调节pH值至7.5,定容至1.0L。
[0028] (3)高压115℃灭菌20min,立即分装备用。
[0029] 此外,本发明公开了上述DNA类组织样品保存液的应用,所述应用包括DNA测序、分子遗传学研究和法医鉴定中的应用。
[0030] 基于上述应用,本发明公开了一种DNA类组织样品的保存方法,包括采用上述保存液对组织样品进行保存的步骤。
[0031] 本发明还公开了DNA类组织样品保存试剂盒,包括上述保存液、无菌贮存容器。
[0032] 本发明还公开了一种DNA分子检测的方法,包括采用上述保存液对组织样品进行保存的步骤。
[0033] 优选的,DNA分子检测的方法中还包括DNA提取的步骤,进一步的还包括利用提取的DNA进行分子生物学检测的步骤。
[0034] 本发明取得了以下有益效果:
[0035] (1)本发明保存液成分简单、安全、无毒、低成本、化学性质稳定、不易挥发、一次保存后不用后期补充保存液;
[0036] (2)本发明保存液对DNA没有切割作用,能够提取到大片段的DNA;
[0037] (3)使用本发明保存液保存的组织,在后期DNA提取时不用做额外处理,DNA提取操作简单;
[0038] (4)本发明所述保存液高盐环境能使组织脱水,即使长时间保存组织也不会造成组织的“松散酥化”,因此不会使组织变少。
附图说明
[0039] 图1为分别为用无水乙醇和
实施例1所制备的保存液在室温条件下保存的哺乳纲(Mammalia)家兔(Oryctolagus cuniculus)、螠纲(Echiurida)单环刺螠(Urechis unicinctus)、甲壳纲(Crustacean)南美白对虾(Penaeus vannamei)和双壳纲(Bivalvia)菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的肌肉组织在50天后提取的基因组DNA的琼脂糖凝胶
电泳图;图中M代表DNA Marker(条带大小从上往下分别为5000,3000,2000,1000,750,500,250,100bp);1为用无水乙醇保存的家兔组织,2为用实施例1所制备的保存液保存的家兔组织;3为用无水乙醇保存的单环刺螠组织,4为用实施例1所制备的保存液保存的单环刺螠组织;5为用无水乙醇保存的南美白对虾组织,6为用实施例1所制备的保存液保存的南美白对虾组织;7为用无水乙醇保存的菲律宾蛤仔组织,8为用实施例1所制备的保存液保存的菲律宾蛤仔组织。
具体实施方式
[0040] 应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0041] 需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本
说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
[0042] 本文中,术语“DNA类组织样品”是指需要从组织中提取大片段DNA的生物组织样品。
[0043] 术语“大片段DNA”,是指可以从组织样品中获得较为完整的大片段基因组DNA,如23kb片段的高质量DNA。
[0044] 诚如背景技术中所述的,现有所述保存方法仍存在诸多问题,如长时间保存组织造成组织的“松散酥化”使组织变少,或者虽可以保存DNA但无法提取到大片段的DNA,抑或是保存过程中需要多次更换或补充保存液以及虽可以实现样品保存但对于后续DNA提取不利等问题。因此,本发明着重开发一种新型的、能够完整保存动物组织的保存方法。
[0045] 本发明的一个实施方式中公开了一种DNA类组织样品保存液,其成分由草酸铵、三羟基氨基甲烷、乙二胺四乙酸二钠、氯化钠、聚乙二醇辛基苯基醚和去离子纯化水组成。
[0046] 本发明保存液中各组分的主要作用如下:
[0047] 抑制DNA酶活性,造成DNA降解的主要原因是DNA酶对DNA的切割作用,而DNA酶活性的发挥需要有Mg2+的存在(Mg2+是DNA酶的辅助因子),EDTA是一种强有力的金属二价离子螯2+
合剂,因此本发明用EDTA来主要螯合动物组织细胞中的Mg 来抑制DNA酶的活性;
[0048] 弱碱性环境有助于DNA的稳定,Tris碱的碱性较强,常用作由酸性到碱性的大范围pH值的缓冲液(如在Tris-HCl缓冲液中加入EDTA制成TE缓冲液;如果将调节pH值的
盐酸溶液换成乙酸,则获得TAE缓冲液,换成
硼酸则获得TBE缓冲液,这两种缓冲液通常用于核酸电泳的缓冲液),本发明则使用Tris使保存液pH值维持在7.2~8.1之间,以增强组织中DNA的
稳定性;
[0049] 饱和草酸铵溶液能够抑制
微生物的滋生,微生物的滋生一方面会降低保存液的pH值,破坏DNA体系的稳定性,另外微生物的代谢产物也会导致动物组织腐烂,从而导致DNA的降解;本发明采用饱和状态下的草酸铵溶液一是用来抑制微生物的滋生;二是能够和多种
金属离子成盐微溶(如与Mg2+等反应产物微溶于水的草酸盐,进一步去除Mg2+等,抑制DNA降解酶的活性);此外,饱和溶液有利于动物组织部分脱水定型,防止组织松散;本发明在保存液的配制过程中,预实验方案中发现,虽然抗生素类物质(如青霉素、链霉素等)可以有效抑菌,但长期处于室温条件下不稳定,保存液后期变为浑浊无法提取DNA(即便贮存在4℃条件下,不持续更换保存液,一个月后其抗生素的抑菌抗性也会消失),本发明最终未选择抗生素的使用,而采用部分具有抑菌效果的饱和草酸铵高盐溶液,可以有效起到抑菌效果。
[0050] 动物组织样品的DNA很容易发生降解,超过一定时间,新鲜样本DNA降解严重,现有无论95%乙醇浸泡还是甲醛浸泡,提取的DNA降解都比较严重,相对而言,超低温保存和新鲜样本的效果较好;本发明针对动物组织样品的保存,采用聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)增加细胞膜的通透性,有助于保存液中的离子进入细胞,可以更为有效的维持DNA的稳定;同时也有效的减少了保存液的使用量(通常乙醇固定保存样品时需保证足够的乙醇用量,如果野外
采样没有足够大的容器用于固定保存样品,往往采用多次更新保存液的方法);
[0051] 本发明氯化钠溶液具有使DNA保持稳定的作用。
[0052] 此外,本发明所述组合的保存液,化学性质稳定,通过本发明所述保存液保存一段时间(如50天)后,动物组织进行常规方法DNA提取,能够获得大片段的基因组DNA,相对而言甲醛、乙醇保存都无法实现(通常样本用甲醛保存的时间稍长,个体难以再进行消化,无法提取出DNA;甲醛可以使DNA和蛋白质,尤其是和组蛋白产生共价键使得DNA释放出现困难;生物大分子间的交联过甚可能会剪切核酸骨架,导致DNA片段化;DNA分子之间产生共价键阻碍有效扩增;通过甲醛对DNA的碱基序列的修饰,限制了可扩增片段的长度,因此,甲醛保存对于DNA的提取和扩增不太实用);而且本发明保存液后进行DNA提取,DNA更容易释放(DNA降解主要是内源性DNA酶和污染的外源DNA酶作用所致,乙醇固定保存使样本DNA酶变性失活,不能降解DNA,在提取乙醇固定保存材料的DNA时,往往需要在消化前用TE溶液浸泡溶解出乙醇,否则乙醇将降低蛋白酶K的活性,蛋白酶K活性受到影响,使细胞和组蛋白的破坏的程度降低,直接影响DNA的释放)。
[0053] 本发明优选的实施方案中,DNA类组织样品选自动物的组织样品。更为优选的实施方案中,DNA类组织样品选自如哺乳纲(Mammalia)、螠纲(Echiurida)、甲壳纲(Crustacean)和双壳纲(Bivalvia)等动物的组织样品,如肌肉组织。更为优选的实施方式中,如哺乳纲(Mammalia)家兔(Oryctolagus cuniculus)、螠纲(Echiurida)单环刺螠(Urechis unicinctus)、甲壳纲(Crustacean)南美白对虾(Penaeus vannamei)和双壳纲(Bivalvia)菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的肌肉组织。
[0054] 本发明优选的实施方案中,DNA类组织样品保存液中,草酸铵饱和溶液、乙二胺四乙酸二钠0.05~2mM,三羟基氨基甲烷10~50mM,聚乙二醇辛基苯基醚0.2~0.5%(v/v),氯化钠0.5~1.5%(w/w),pH值控制在7.2~8.1之间。
[0055]
发明人发现保存液中乙二胺四乙酸二钠的浓度不能太高,虽然其可以有效螯合Mg2+来抑制DNA酶的活性,但EDTA本身对于动物组织的降解和离散有促进作用,相应的降低EDTA的含量、减少动物组织的离散,同时在饱和草
酸溶液的辅助下保证其对DNA酶的抑制效果,是本发明的又一改进。
[0056] 本发明氯化钠浓度为0.5~1.5%(w/w),这一浓度范围内可以有效维持动物组织的形态稳定,防止组织脱落离散,同时这一浓度范围利于维持DNA长期组织内稳定保存。
[0057] 更为优选的实施方案中,DNA类组织样品保存液中,60℃草酸铵饱和溶液、三羟基氨基甲烷0.24%(w/v)、乙二胺四乙酸二钠0.074%(w/v)、氯化钠0.9%(w/v)、聚乙二醇辛基苯基醚0.3%(v/v)和去离子纯化水组成。
[0058] 本发明的另一实施方案中,公开了一种DNA类组织样品保存液的制备方法,包括如下步骤:
[0059] (1)量取一定体积的去离子水,加热至60℃,加入80~140g(NH4)2C2O4,按量取Tris、EDTA-Na2.2H2O、NaCl、Triton X-100,充分混匀。
[0060] (2)溶液调节pH值至7.2~8.1,定容至1.0L。
[0061] (3)高压灭菌分装备用。
[0062] 优选的实施例中,一种DNA类组织样品保存液的制备方法,包括如下步骤:
[0063] (1)量取900mL去离子水,加热至60℃,依次加入140g(NH4)2C2O4、2.42gTris、0.74g EDTA-Na2.2H2O、9.0g NaCl、3.0mL Triton X-100,充分搅拌混匀。
[0064] (2)用NaOH溶液调节pH值至7.5,定容至1.0L。
[0065] (3)高压115℃灭菌20min,立即分装备用。
[0066] 本发明的另一实施方案中,还公开了上述DNA类组织样品保存液的应用,所述应用包括在DNA测序、分子遗传学研究和/法医鉴定中的应用。
[0067] 基于上述应用,本发明公开了一种DNA类组织样品的保存方法,包括将DNA类组织样品浸入保存液的步骤。
[0068] 优选的实施方式中,保存液和保存组织的体积比≥3:1。本发明所述保存液的用量明显少于乙醇用量,便于采集样本的轻型化保存;而且本发明所述保存液性能稳定,固定保存过程中无需更换保存液。
[0069] 优选的实施方式中,DNA类组织样品浸入保存液后于室温保存或者于4℃甚至更低
温度保存。本发明实施例中,动物组织样品浸入保存液中于室温(20~30℃)保存2个月,动物组织样品消失较少,并能有效提取大片段DNA。
[0070] 本发明的一个实施例中还公开了DNA类组织样品采集保存试剂盒,包括上述保存液、无菌贮存容器。
[0071] 本发明的一个实施例还公开了一种DNA分子检测的方法,包括采用上述保存液对组织样品进行保存的步骤。
[0072] 优选的实施方案中,DNA分子检测的方法中还包括DNA提取的步骤;本发明中,组织样品保存液所含成分对于后续DNA提取试剂影响较小,而且也利于组织内DNA释放,仅需要分离组织后按照常规DNA提取方法操作即可。
[0073] 进一步的,DNA分子检测的方法还包括利用提取的DNA进行分子生物学检测的步骤。
[0074] 实施例1
[0075] 本发明的一个实施方案,其组分和含量如下表1所示,
[0076] 表1保存液配方
[0077]组分 含量
EDTA-Na2.2H2O 0.74g
NaCl 9.0g
Triton X-100 3.0mL
Tris 2.42g
(NH4)2C2O4 140g
去离子水 1.0L
[0078] 在此配方中,各成分的主要作用为:
[0079] Tris为弱碱,它的水溶液能够让保存液的pH值维持弱碱性,该环境下DNA较稳定。
[0080] EDTA-Na2.2H2O作为Ca2+、Mg2+螯合剂,可以螯合使DNA酶发挥作用所必需的Mg2+,从而使DNA酶无法发挥作用。
[0081] Triton X-100是一种非离子型
表面活性剂,它能溶解细胞膜上的脂质,以增加细胞膜对离子的通透性。
[0082] (NH4)2C2O4可以和金属离子如Mg2+反应,形成微溶于水的草酸盐。本发明中所用的高浓度(NH4)2C2O4能抑制微生物的生长,从而避免保存液中微生物生长所造成的酸碱性改变和微生物的代谢产物对组织中DNA的降解。
[0083] 实施例2
[0084] 1.用实施例1制备的保存液(按动物组织:保存液=1:10的比例)室温条件下分别保存哺乳纲(Mammalia)家兔(Oryctolagus cuniculus)、螠纲(Echiurida)单环刺螠(Urechis unicinctus)、甲壳纲(Crustacean)南美白对虾(Penaeus vannamei)和双壳纲(Bivalvia)菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的肌肉组织,同时将组织按动物组织:无水乙醇=1:10的比例保存上述动物组织,室温存放。家兔、单环刺螠、南美白对虾和菲律宾蛤仔均为市售购买获得。
[0085] 2.保存50天后用DNA提取试剂盒(EasyPure Marine Animal Genomic DNA Kit,北京全式金生物技术有限公司),严格按照说明书要求提取基因组DNA。
[0086] 3.提取产物用1%的琼脂糖电泳检测,Marker 5μl上样,DNA提取产物2μl上样,电泳结果如图1所示。
[0087] 4.结果显示从保存液保存的组织中提取的DNA电泳条带清晰,没有弥散现象,而用无水乙醇保存的组织DNA降解严重,无明显的主条带。说明使用本保存液能够很好地在室温条件下保存动物组织至少50天,并且优于传统的乙醇保存法,因此本保存液适合室温条件下动物组织的长期保存。
[0088] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。