滤芯水过滤样品和环境DNA的提取使用
November 25th, 2016
我们描述了一种使用滤芯过滤水样和提取环境 DNA （eDNA） 的方案，而无需切开外壳以移除过滤器。该方案是为对来自鱼类的 eDNA 进行宏条形码编码而开发的，但也适用于来自其他生物体的 eDNA。
该方案的总体目标是用滤芯过滤水样并提取环境 DNA，而无需切开外壳以从各种水生生物的元条形码 eDNA 中取出过滤器。这种方法可以帮助回答生态领域的关键问题，例如生物多样性监测和群落生态学。该技术的主要优点是滤芯可以容纳更大的水量，并且过滤和 DNA 提取可以无菌方式进行。
要开始此过程，请将高真空管连接到抽吸泵的输入连接器。将管路的另一端连接到歧管上。确保歧管上的三个红色 T 型阀处于关闭位置。
接下来，戴上一副干净的手套。将母鲁尔接头插入真空橡胶管的顶端。然后，在底端插入真空连接器。
小心地将母鲁尔接头连接到滤芯的出口。然后，将真空连接器连接到硅胶塞上。将 1 升取样水倒入准备好的塑料袋中。
用公鲁尔锁连接器封闭螺帽。然后，小心地将组装好的滤芯的入口与公鲁尔锁连接器连接。确保所有连接都是安全的。
然后，将塑料袋挂在网板上的两个叉子上。将硅胶塞插入歧管的入口。然后，打开吸气器。
打开红色 T 型阀进行过滤。运行歧管，直到滤芯干燥。然后，关闭红色 T 型阀。
重复整个过程以过滤所需量的水。过滤完所有采样水后，小心地从塑料袋和真空容器中取出滤芯。用适当的鲁尔帽盖住卡式胶筒的两端。
然后，使用耐溶剂笔为墨盒和入口鲁尔帽贴上标签。在 20 摄氏度下储存，直到准备好进行 DNA 提取。对于大于 4 升的样品，请按照文本方案中的详细说明准备一个 10 升的书瓶。
添加要过滤的水样。然后，将 10 毫升移液器吸头紧紧插入书瓶的阀门中。将滤芯的入口紧紧插入移液器吸头。
然后，将硅胶塞插入歧管的入口。打开吸气器。然后，打开红色 T 型阀进行过滤。
运行歧管，直到滤芯干燥。过滤完成后，关闭红色 T 型阀。小心地从塑料袋和真空连接器中取出气瓶。
然后用合适的鲁尔帽盖住卡套管的两端。使用耐溶剂笔为卡套管和入口鲁尔帽贴上标签。在 20 摄氏度下储存，直到准备好进行 DNA 提取。
将培养箱预热至 56 摄氏度。然后，从 2.0 毫升试管上切下铰链盖并丢弃盖子。从滤芯上取下入口鲁尔帽。
然后，将进样口插入 2.0 mL 试管中。使用自密封膜，将柱和收集管之间的连接处密封起来。接下来，将组合装置插入 15 毫升锥形管的离心机适配器中。
以5000 倍 g 的速度离心小柱 1 分钟，以去除过滤器中剩余的液体。离心完成后，从滤芯中取出收集管并丢弃管。然后，重新盖帽入口。
接下来，混合 20 微升蛋白 A-Case 溶液、220 微升磷酸盐缓冲盐水和 200 微升缓冲液 AL。取下进样口盖，使用移液管将混合物加入小柱中，将移液管完全插入进样口。重新view 入口。然后，将滤芯放在旋转振荡器上。
将旋转摇床放入预热的培养箱中，将摇床设置为 20 rpm 20 分钟。在孵育过程中，用耐溶剂笔标记新的 2.0 毫升试管。然后，将其放入 50 毫升锥形管中。
孵育完成后，取下进样口盖。然后，将进样口插入新的 2.0 mL 试管中。用螺旋盖盖住锥形管。
以 5000 次 g 离心 1 分钟以收集提取的 DNA。然后，使用消毒镊子取出 2.0 毫升试管中的卡套管。盖上试管并按照文本方案中的概述纯化提取的 DNA。
在该程序中，使用两个独特的过滤器在同一歧管上过滤四种不同体积的海水，然后提取 eDNA。滤芯检测到的物质平均比玻璃纤维过滤器多 50%。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在两个小时内完成。
观看本视频后，您应该对如何使用滤芯过滤水样，以及如何提取 eDNA，而无需切开外壳以从各种水生生物的 eDNA 中去除过滤器
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概述
本协议概述了一种使用过滤器芯过滤水样以提取环境DNA（eDNA）的方法，无需切开外壳。该方法主要设计用于从鱼类中提取元条形码eDNA，但也可应用于其他水生生物。
关键研究组成部分
科学领域
- 环境DNA（eDNA）分析
- 元条形码技术
- 生态监测
背景
- eDNA提供了生物多样性和群落生态学的洞察。
- 传统方法通常需要侵入性技术来访问过滤器。
- 该方法允许处理更大体积的水。
- 过滤和DNA提取可以在无菌环境中进行。
研究目的
- 开发一种非侵入性的eDNA提取方法。
- 便于水生态系统的生物多样性监测。
- 提高eDNA元条形码的效率。
使用的方法
- 将高真空管连接到吸气泵。
- 将管道连接到带有控制阀的多管器。
- 通过过滤器芯过滤水样。
- 无需打开外壳即可从过滤器中提取eDNA。
主要结果
- 该协议成功从较大体积的水中提取eDNA。
- 在过滤和提取过程中保持无菌。
- 适用于鱼类以外的各种水生生物。
- 提高了eDNA元条形码研究的可靠性。
结论
- 该方法简化了从水样中提取eDNA的过程。
- 它通过提供一个用于生物多样性评估的强大工具来支持生态研究。
- 未来的应用可能延伸到其他环境监测领域。
常见问题
Executive Industry Relevance
Efficient extraction of environmental DNA (eDNA) from large-volume water samples using filter cartridges enables non-invasive, high-throughput biodiversity monitoring in aquatic systems. This approach supports early discovery and target validation by providing robust, quantitative data on species presence without disrupting habitats. The method's scalability and sterility are directly relevant for biopharma teams developing or validating environmental biomarkers and ecological assays.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven interrogation of aquatic biodiversity using eDNA as a molecular readout.
- Supports functional validation of ecological targets by capturing comprehensive species data from large water volumes.
- Facilitates predictive confidence in environmental biomarker development through standardized, non-invasive sampling.
Screening & Assay Development
- Prepares validated eDNA samples for downstream metabarcoding and molecular analysis workflows.
- Improves assay reproducibility and standardization by maintaining sterility and minimizing contamination risk.
- Enables scalable, high-throughput screening of environmental samples for species detection and quantification.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational biomarker strategies by enabling non-invasive monitoring of ecosystem health.
- Provides continuity from environmental sampling to molecular analysis, supporting risk-adjusted advancement of ecological assays.
- Reduces mechanistic ambiguity in preclinical environmental studies by delivering quantitative, reproducible eDNA data.
Pipeline & Workflow Integration
This filtration and extraction protocol integrates at the interface of environmental sampling and molecular assay development, supporting workflows from early discovery through preclinical validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification in aquatic biodiversity studies.
- Screening: Delivers assay-ready, contamination-minimized eDNA samples for reliable downstream analysis.
- Analytics: Provides quantitative species detection outputs for comparative and statistical analysis.
- Translational Research: Enables alignment with ecosystem health biomarkers and non-invasive monitoring strategies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, scalable protocol for diverse aquatic eDNA applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces ambiguity in ecological target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, sterility, and scalability of eDNA workflows.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and capital-efficient assay development.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of environmental biomarker and assay programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in sterile technique and molecular ecology workflows.
- Needs access to vacuum filtration, incubators, and centrifugation infrastructure.
- Demands cross-team standardization for sample handling and labeling.
- Adaptable to various aquatic environments and sample volumes.
- Dependent on validated downstream DNA purification and analysis protocols.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:46
Assembly of the Filtration System
1:37
Filtration of Water Samples ≤4 L Using the Filter Cartridge
3:05
Filtration of Water Samples >4 L Using the Filter Cartridge
4:23
Extraction of eDNA from the Filter
6:57
Results: MiFish Metabarcoding of eDNA
7:23
Conclusion
