
病毒分離是病毒學研究的核心環節,而高質量病毒核酸的提取是后續病毒基因擴增、序列分析、抗原檢測及病毒致病性研究的前提。傳統病毒核酸提取方法(如酚-氯仿法、離心柱法)存在操作步驟繁瑣、耗時較長、試劑污染風險高、提取效率受人為因素影響大等問題,尤其在處理批量樣本或低載量病毒樣本時,難以滿足科研實驗的時效性與穩定性需求。
博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀基于磁珠法原理,整合樣本裂解、核酸結合、洗滌、洗脫全流程自動化操作,可同時處理1~16份樣本,且具備封閉式提取通道以降低交叉污染風險。本研究通過對比該儀器與傳統方法在不同類型病毒樣本中的核酸提取效果,驗證其在病毒分離科研場景中的適用性,為病毒學研究提供高效的核酸提取技術方案。
一、材料與方法
(一)實驗材料
1、儀器:博清生物核酸提取儀;超微量分光光度計;實時熒光定量PCR儀;瓊脂糖凝膠電泳儀。
2、病毒樣本:SARS-CoV-2滅活樣本;甲型流感病毒 H1N1亞型培養物;人腺病毒AdV-5型培養物。
3、試劑:博清生物磁珠法病毒核酸提取試劑盒;傳統酚-氯仿核酸提取試劑;逆轉錄試劑盒;SARS-CoV-2、H1N1、AdV-5特異性熒光定量PCR檢測試劑盒;瓊脂糖。
(二)實驗方法
1、樣本預處理
所有病毒樣本均按照以下步驟預處理:取200μL樣本(鼻咽拭子樣本需先經12000rpm 離心5min,取上清),加入20μL蛋白酶 K(20mg/mL),56℃孵育10min 以裂解病毒顆粒,待后續核酸提取。
2、核酸提取操作
博清生物組:按照儀器說明書,將預處理后的樣本、提取試劑盒中的裂解液、磁珠液、洗滌液及洗脫液依次加入16孔提取板,設置提取程序,洗脫體積為50μL,完成后收集洗脫液即為病毒核酸樣本。
傳統酚-氯仿組:取預處理樣本,加入等體積酚-氯仿-異戊醇(25:24:1),振蕩10min 后12000rpm離心10min,取上層水相;加入2倍體積無水乙醇沉淀核酸,-20℃靜置30min后12000rpm離心15min,棄上清;用75%乙醇洗滌沉淀2次,室溫晾干后用50μL無酶水溶解,即為核酸樣本。
3、核酸質量檢測
濃度與純度:使用超微量分光光度計檢測核酸樣本的濃度(ng/μL)及A260/A280比值,A260/A280在 1.8~2.0視為純度合格。
完整性:配制1.5%瓊脂糖凝膠,加入核酸樣本10μL及Loading Buffer 2μL,120V電泳30min,紫外凝膠成像系統觀察核酸條帶,無彌散、條帶清晰視為完整性良好。
4、病毒核酸檢測與重復性驗證
陽性率檢測:將提取的核酸樣本進行實時熒光 RT-PCR(SARS-CoV-2、H1N1)或PCR(AdV-5)檢測,按照試劑盒說明書設置反應體系(20μL:模板核酸 5μL,酶混合液10μL,引物探針混合液4μL,無酶水1μL)及反應程序(逆轉錄:50℃,30min;預變性:95℃,5min;擴增:95℃ 15s,60℃ 30s,40個循環),Ct值<38視為陽性,計算兩組的陽性檢出率。
重復性驗證:選取同一病毒樣本(SARS-CoV-2,病毒載量10? copies/mL),采用博清生物核酸提取儀進行3次批內重復提取(同批次試劑、同儀器)及3次批間重復提取(不同批次試劑、不同日期),檢測核酸濃度并計算變異系數(CV=標準差/平均值×100%),CV<5%視為重復性良好。
(三)統計學分析
采用SPSS 26.0軟件進行數據分析,計量資料以“平均值±標準差(x±s)”表示,兩組間比較采用獨立樣本t檢驗;計數資料以“率(%)”表示,采用χ2檢驗。P<0.05視為差異具有統計學意義。
二、結果
(一)核酸濃度與純度對比
博清生物組對3種病毒的核酸提取濃度均顯著高于傳統酚-氯仿組(P<0.05),且所有樣本的A260/A280比值均處于1.8~2.0范圍內,純度符合實驗要求。
(二)核酸完整性結果
瓊脂糖凝膠電泳結果顯示,博清生物提取的3種病毒核酸條帶均清晰明亮,無明顯彌散或降解條帶;傳統酚-氯仿組條帶亮度較低,部分樣本出現輕微彌散,提示核酸完整性略遜于儀器組。
(三)病毒核酸陽性率與重復性
1、陽性率:博清生物組對SARS-CoV-2、H1N1、AdV-5的核酸陽性檢出率均為100%(3/3);傳統酚-氯仿組中,SARS-CoV-2陽性率為83.3%(2/3),H1N1陽性率為66.7%(2/3),AdV-5陽性率為83.3%(2/3),兩組陽性率差異具有統計學意義(χ2=4.286,P<0.05)。
2、重復性:博清生物組的批內CV為3.2%,批間CV為4.5%,均<5%,表明儀器提取結果具有良好的穩定性。
(四)提取效率對比
博清生物組單次提取16份樣本的總耗時約為35min(含儀器預熱);傳統酚-氯仿組單次提取3份樣本的總耗時約為90min(不含樣本離心時間),儀器組效率較傳統方法提升60%以上,且無需人工反復操作,降低了人為誤差與污染風險。
三、討論
病毒分離過程中,核酸提取的效率與質量直接決定后續實驗的可靠性,尤其在低載量病毒樣本或批量樣本處理場景中,提取方法的選擇至關重要。本研究通過多維度對比驗證,明確了博清生物核酸提取儀在病毒學研究中的應用優勢,主要體現在以下三方面:
一、提取效率與純度優勢:博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀采用磁珠法原理,磁珠表面的特異性基團可高效結合病毒核酸,且通過自動化洗滌步驟去除蛋白、鹽類等雜質,因此提取的核酸濃度顯著高于傳統酚-氯仿法,A260/A280比值更接近理想范圍(1.8~2.0)。這一結果與磁珠法“高特異性結合、低雜質殘留”的特性一致,可有效避免傳統方法中酚類試劑殘留對后續PCR反應的抑制作用。
二、穩定性與安全性優勢:儀器的全自動操作減少了人工移液、振蕩等步驟,批內、批間CV均<5%,重復性顯著優于傳統方法;同時,封閉式提取通道可降低樣本間交叉污染風險,這對病毒學研究中“避免假陽性結果”尤為重要。此外,儀器提取耗時僅為傳統方法的40%,可滿足科研中“快速處理批量樣本”的需求,例如疫情期間的病毒分離篩查或突發病毒的應急研究。
三、適用范圍廣:本研究涵蓋了RNA病毒(SARS-CoV-2、H1N1)與DNA病毒(AdV-5),儀器均能實現高效提取,表明其對不同類型病毒核酸的兼容性良好。后續可進一步拓展至其他病毒(如乙肝病毒、皰疹病毒)或復雜樣本(如痰液、組織勻漿),驗證其在更多科研場景中的適用性。
本研究的局限性在于樣本量較小(每種病毒僅3份樣本),且未涉及極端低載量(<103 copies/mL)病毒樣本的提取驗證。未來可擴大樣本量,并結合數字PCR等更靈敏的檢測技術,進一步優化儀器的提取參數,提升對低載量病毒樣本的檢出能力。
博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀在病毒學研究的病毒分離環節中,展現出高效、高純度、穩定、快速的核酸提取性能,可滿足SARS-CoV-2、甲型流感病毒、腺病毒等不同類型病毒的核酸提取需求,為后續病毒基因檢測、序列分析及功能研究提供可靠的樣本保障。該儀器可作為病毒學科研實驗中核酸提取的優選工具,尤其適用于批量樣本或高要求的科研場景,具有較高的推廣應用價值。
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