Rastreamento em tempo real da separação de fragmentos de DNA por smartphone
Summary
As experiências tradicionais de eletroforese em gel de laje (SGE) requerem um aparelho complicado e alto consumo químico. Este trabalho apresenta um protocolo que descreve um método de baixo custo para separar fragmentos de DNA dentro de um prazo curto.
Abstract
A eletroforese em gel de laje (SGE) é o método mais comum para a separação de fragmentos de DNA; Portanto, é amplamente aplicado ao campo da biologia e outros. No entanto, o protocolo SGE tradicional é bastante tedioso, e o experimento leva muito tempo. Além disso, o consumo químico em experimentos SGE é muito alto. Este trabalho propõe um método simples para a separação de fragmentos de DNA com base em um chip SGE. O chip é feito por uma máquina de gravura. São utilizadas duas folhas de plástico para os comprimentos de onda de excitação e emissão do sinal óptico. O sinal de fluorescência das bandas de DNA é coletado por smartphone. Para validar este método, as escadas de DNA de 50, 100 e 1000 pb foram separadas. Os resultados demonstram que uma escala de DNA menor que 5.000 pb pode ser resolvida dentro de 12 min e com alta resolução ao usar este método, indicando que é um substituto ideal para o método SGE tradicional.
Introduction
A eletroforese em gel de laje (SGE) é o método mais eficaz para a separação dos fragmentos de DNA 1 , 2 , 3 , 4 , 5 e, portanto, é considerada uma ferramenta versátil nas análises bioquímicas e biológicas 6 , 7 , 8 . No entanto, muitas experiências indicam que o SGE é restrito pelos seguintes quatro problemas: (1) as separações demoram muitas horas e até dias; (2) o consumo químico é muito alto; (3) requer um aparelho complicado ( por exemplo, célula de eletroforese 2D, fonte de energia de eletroforese e sistema de imagem em gel); (4) o sistema de imagem em gel só pode observar os fragmentos de DNA separados quando a experiência terminar. Além disso, o brometo de etídio (EtBr), que é comumente usado no SGE 9 ,Ass = "xref"> 10, é mutagênico e cancerígeno 11 , 12 . Assim, sempre devem ser usadas luvas ao entregar géis contendo EtBr.
A eletroforese capilar (CE) tem inúmeras vantagens 13 , 14 , 15 , 16 , 17 em comparação com SGE, como operação automática, tempo de separação curto e menor consumo. No entanto, o instrumento CE é bastante caro. Portanto, para superar essas limitações, um sistema foi desenvolvido ( Figura 1 ) para a separação do DNA. Tal sistema não só pode reduzir muito o consumo de produtos químicos e economizar no tempo de experiência de SGE (<8 min), mas também pode realizar rastreamento em tempo real do processo de separação de DNA no gel de agarose pelo smartphone. Seguindo os procedimentos descritos neste protocolo, os estudantes shouPoderia projetar e fabricar o chip SGE, preparar o gel de agarose no chip, configurar um sistema SGE simples com um smartphone e registrar o processo de migração do DNA no gel de agarose.
Protocol
Representative Results
Discussion
A eletroforese em gel de agarose é amplamente empregada para a separação de DNA, ARN e proteína. Este trabalho propõe um novo método para substituir o protocolo tradicional de eletroforese em gel. Os resultados demonstram que as escadas de DNA de 50, 100 e 1000 pb podem ser separadas bem em um dispositivo tão pequeno montado. A grande vantagem deste método é que não só pode separar os ácidos nucleicos com pouco consumo químico, mas também pode registrar o processo de separação. Embora os fragmentos de DN…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos o apoio da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (nº 21205078) e do Fundo de Pesquisa para o Programa de Doutorado em Educação Superior da China (No.20123120110002). Este trabalho foi parcialmente apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Chave da China (2016YFB1102303), o Programa Nacional de Pesquisa Básica da China (973Program, 2015CB352001) e a Fundação Nacional de Ciências Naturais da 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 |
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