- Vì sao phải tách chiết DNA/RNA?
- Nguyên lý tách chiết DNA/RNA
- Các vấn đề cần quan tâm khi tách chiết DNA/RNA
Vì sao phải tách chiết DNA/RNA?
Nucleic acid có 2 dạng: DNA và RNA. Hầu hết DNA tập trung ở nhân, ty thể và lục lạp. Ngược lại, phần lớn RNA nằm trong tế bào chất.
Tách chiết DNA/RNA là bước đầu tiên, nhằm cung cấp vật liệu đầu vào cho các nghiên cứu và ứng dụng sinh học phân tử. Chất lượng DNA/RNA quyết định sự thành bại của các thí nghiệm/xét nghiệm phía sau.
Nguyên lý tách chiết DNA/RNA
Để tách DNA/RNA ra khỏi các thành phần khác của tế bào, một quy trình tách chiết DNA/RNA sẽ phải hoàn thành 3 nhiệm vụ (Hình 1):
- Ly giải tế bào
- Loại bỏ các tạp chất (protein, lipid, polysaccharide, …)
- Cô đặc và thu hồi DNA/RNA
Ly giải tế bào có thể được thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm: cơ học (nghiền), vật lý (nhiệt, sóng âm), hoá học (dung môi), và sinh học (enzyme), ….
Hỗn hợp sau ly giải (lysate) sẽ chứa DNA và các tạp chất như mảnh vụn tế bào, protein, chất béo, … Các tạp chất này cần được loại bỏ bằng cách rửa trôi hoặc làm tủa.
Cuối cùng, DNA/RNA tinh sạch sẽ được thu hồi bằng cách rửa giải sử dụng nước hoặc đệm rửa giải (elution buffer). Trong một số trường hợp, DNA/RNA cần được cô đặc bằng ly tâm trước khi thu hồi.
Các vấn đề cần quan tâm khi tách chiết DNA/RNA
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp tách chiết DNA/RNA. Để chọn ra được phương pháp tách chiết DNA/RNA phù hợp, bạn cần quan tâm đến các yếu tố sau:
1. Mẫu đầu vào
- Nguồn gốc: người, thực vật, côn trùng, vi khuẩn, virus, …
- Loại mẫu: máu, mô, xương, lá, hạt, tế bào, dịch nuôi cấy, …
- Lượng mẫu: bao nhiêu gram, μL hoặc mL?
Mỗi loại mẫu có thành phần và tính chất riêng (Hình 2). Một số loại mẫu đòi hỏi các phương pháp xử lý đặc biệt để có thể thu nhận DNA/RNA tinh sạch. Ví dụ: mô thực vật, mô mỡ, mô xương, dịch nhầy, …
Ngoài ra, lượng mẫu đầu vào cũng là vấn đề cần được quan tâm. Một số loại mẫu có lượng mẫu đầu vào rất đa dạng. Ví dụ: máu, nước tiểu, phân, …
2. Đầu ra kỳ vọng
- Mục tiêu: DNA, RNA, hay cả hai? Có bao gồm small RNA hay không?
- Hàm lượng thu được (ng)
- Thể tích sau khi rửa giải (μL)
- Độ tinh sạch (tỷ lệ OD260/OD280 và OD260/OD230)
- Ứng dụng phía sau: PCR, realtime PCR, blotting, tạo dòng (cloning), giải trình tự, …
Các yếu tố trên cần được xem xét kỹ lưỡng trước khi quyết định phương pháp tách chiết DNA/RNA. Giải pháp tách chiết DNA/RNA của các hãng khác nhau sẽ cho kết quả rất khác nhau (Hình 3). Hãy nhớ một điều rằng chất lượng luôn đi cùng với chi phí.
3. Các lợi ích đi kèm
- Thời gian thao tác
- Thông lượng mẫu
- Yêu cầu về kỹ năng
- Yêu cầu về thiết bị
- Thủ công hay tự động hoá
Với các dự án cần thông lượng mẫu lớn, nên cân nhắc giải pháp tách chiết tự động để đảm bảo khả năng tái lập (reproducibility). Nếu phải tách chiết ngay tại điểm thu mẫu, nên ưu tiên các giải pháp tách chiết ít đòi hỏi về thiết bị nhất.
Việc cân đối giữa chi phí (cost) và các lợi ích khác (benefit) khi lựa chọn giải pháp tách chiết DNA/RNA (Hình 4) sẽ giúp dự án nghiên cứu diễn ra thuận lợi theo kế hoạch.
Tài liệu tham khảo
Ali, N., Rampazzo, R.D.C.P., Costa, A.D.T. and Krieger, M.A., 2017. Current nucleic acid extraction methods and their implications to point‐of‐care diagnostics. BioMed research international, 2017(1), p.9306564.
Dhaliwal, A., 2013. DNA extraction and purification. Mater Methods, 3, p.191.
Li, P., Li, M., Yue, D. and Chen, H., 2022. Solid‐phase extraction methods for nucleic acid separation. A review. Journal of Separation Science, 45(1), pp.172-184.
Prins, T., Broothaerts, W., Burns, M., Demšar, T., Edelmann, S., Papazova, N., Peterseil, V. and Taverniers, I., 2024. Guidance on the selection and use of DNA extraction methods (No. KJ-NA-31-809-EN-N). Publications Office of the European Union.
Shehadul Islam, M., Aryasomayajula, A. and Selvaganapathy, P.R., 2017. A review on macroscale and microscale cell lysis methods. Micromachines, 8(3), p.83.
Ye, X. and Lei, B., 2023. The current status and trends of DNA extraction. Bioessays, 45(8), p.2200242.
