有效地均質(zhì)化生物組織和破壞細(xì)胞的能力對于產(chǎn)生足夠質(zhì)量和數(shù)量的DNA和RNA研究所需的核酸至關(guān)重要。此外，由于其整體異質(zhì)性或?qū)嶒?yàn)室接收到的狀態(tài)，許多樣品需要均質(zhì)化或減小顆粒大小以創(chuàng)建代表性樣品。均勻性是指在整個(gè)樣品中具有一致組成狀態(tài)，而異質(zhì)性則在一個(gè)或多個(gè)特征上缺乏一致性。

實(shí)驗(yàn)室或分析樣品必須經(jīng)過處理，以便進(jìn)行提取、加工或消化以進(jìn)行進(jìn)一步測試。在生物樣品中，均質(zhì)化可以通過破壞生物組織和溶解細(xì)胞來加速處理速度，從而允許提取遺傳物質(zhì)。獲得均勻樣品的最常見方法是研磨或粉碎，這可以提高準(zhǔn)確性并減少不確定性。在實(shí)驗(yàn)室中，一些科學(xué)家使用手動或半自動的方法進(jìn)行組織處理，這可能會耗費(fèi)時(shí)間并且產(chǎn)生的樣品可能沒有完荃均質(zhì)化。實(shí)施自動化的均質(zhì)化和處理可以提高樣品的處理量，同時(shí)從生物材料中更快地恢復(fù)DNA/RNA。

這項(xiàng)研究將證明使用自動化均質(zhì)化方法在節(jié)省時(shí)間方面的效率，以及對遺傳物質(zhì)的回收和提取的改進(jìn)。在之前使用Spex Geno/Grinder^®的研究中，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境產(chǎn)品的農(nóng)藥提取大大增強(qiáng)了回收率，同時(shí)顯著縮短了樣品制備的處理時(shí)間。

在這項(xiàng)新的研究中（由Spex和HoppeSyler共同進(jìn)行的聯(lián)合項(xiàng)目），使用手動小球攪拌器和自動化均質(zhì)器（Spex Genomax）來破壞各種生物組織，然后在進(jìn)行基因組DNA（gDNA）分離之前。分離的gDNA隨后用于下游敏感的應(yīng)用中，以確定手動與自動均質(zhì)器在分析學(xué)和分子生物學(xué)研究中的有效性。

該工作流程主要涉及三個(gè)過程：1. 組織均質(zhì)化；2. DNA提取；3. DNA分離。

組織均質(zhì)化

將60毫克的新鮮組織加入500微升的DNA結(jié)合緩沖液和20微升的蛋白酶K（20 mg/mL），這些試劑來自Spex DNAmax動物基因組DNA分離試劑盒。根據(jù)制造商的協(xié)議進(jìn)行組織的均質(zhì)化和處理。然后將樣品在55oC下以700 rpm的速度輕輕搖動15分鐘進(jìn)行孵育。在蛋白酶K消化后，向裂解物中加入20微升的RNase A，并在室溫下孵育五分鐘，然后加入200微升的>95%乙醇。然后通過渦旋器將裂解物劇烈混合五秒鐘。

DNA提取和柱清洗

渦旋后，將700µL裂解物加載到DNAmax試劑盒提供的硅膠旋轉(zhuǎn)柱上，并在室溫下以13,000 xg離心一分鐘。丟棄流過液，并將500µL來自試劑盒的洗滌緩沖液A（添加了乙醇）添加到柱中，再次離心三分鐘。丟棄所得的流過液。

DNA分離和洗脫

將柱子離心額外一分鐘，并丟棄收集管。向柱子中加入100 µL的EB或TE緩沖液（pH 8.0），并在室溫下靜置三分鐘，然后再次離心一分鐘。收集含有純化的gDNA的流過液進(jìn)行分析和qPCR。

在比較手動和自動研磨的第一次研究中，各種動物組織（牛里脊肉、雞胸肉和小鼠心臟）的樣品經(jīng)過均質(zhì)化、提取和分離gDNA的處理。使用手動均質(zhì)化的樣品平均處理時(shí)間超過200分鐘（接近2個(gè)半小時(shí)），而使用Spex Genomax的時(shí)間不到1/2小時(shí)（圖1）。使用自動化的Genomax方法，處理時(shí)間減少了超過86%。

圖1. 使用手動和Genomax處理gDNA均質(zhì)化、提取和分離的處理時(shí)間

圖3. 使用手動和Genomax自動化均質(zhì)化處理的DNA的凝膠電泳

圖4. 小鼠有機(jī)溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)β啟動子的復(fù)制。9號染色體，65330248-65330323(75個(gè)堿基對) ，使用Genomax和手動處理

圖5. 低樣品體積下，使用手動方法和Genomax復(fù)制小鼠高甲基化癌癥1基因體的結(jié)果對比。染色體11，75058091-75058200（109個(gè)堿基對）