Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Sammlung menschlicher Stuhlproben und die automatisierte Extraktion von Desoxyribonukleinsäure unter Verwendung eines magnetischen Partikelprozessors zu standardisieren.
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11. September 2026
Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Sammlung menschlicher Stuhlproben und die automatisierte Extraktion von Desoxyribonukleinsäure unter Verwendung eines magnetischen Partikelprozessors zu standardisieren.
Die Sequenzierung des Darmmikrobioms ist zu einem wichtigen Ansatz geworden, um die Dynamik mikrobieller Gemeinschaften in gesunden und krankhaften Zuständen zu untersuchen. Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung wurden mit mehreren lebensstil- und altersbedingten Erkrankungen assoziiert, darunter Diabetes, Leukämie und neurodegenerative Erkrankungen. Da unterschiedliche Mikroorganismen spezifische physiologische Eigenschaften und Umweltanforderungen aufweisen, sind standardisierte Verfahren zur Sammlung, zum Transport und zur Aufbereitung von Stuhlproben entscheidend, um die Probenechtheit zu bewahren und technische Variabilität zu minimieren. Variationen, die während der präanalytischen Handhabung und der Desoxyribonukleinsäure-(DNA-)Extraktion eingeführt werden, können nachgeschaltete Analysen des Mikrobioms beeinflussen und die Dateninterpretation verfälschen. Ziel dieses Protokolls ist es, einen standardisierten Arbeitsablauf für die Sammlung menschlicher Stuhlproben und die automatisierte DNA-Extraktion mithilfe des MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit (Nukleinsäure-Extraktionskit) und des KingFisher Flex Systems (automatisches magnetisches Partikelverarbeitungssystem) bereitzustellen. Der Arbeitsablauf kombiniert kontrollierte Probennahme mit automatisierter Nukleinsäure-Extraktion, um manuelle Variabilität zu verringern und die Prozesskonsistenz zu verbessern. Das Protokoll umfasst die standardisierte Sammlung, Lagerung, Vorbereitung, automatisierte Extraktion sowie die Gewinnung von Nukleinsäuren aus komplexen Stuhlmatrixen. Repräsentative Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Isolierung von DNA, die für nachgeschaltete Anwendungen geeignet ist, einschließlich der Sequenzierung des 16S-ribosomalen Ribonukleinsäure-(rRNA-)Gens und der Shotgun-Metagenom-Sequenzierung. Der standardisierte Arbeitsablauf ermöglicht eine reproduzierbare Probenaufbereitung, erleichtert die Skalierung für Mikrobiomstudien und fördert eine größere Konsistenz zwischen Experimenten. Die visuelle Demonstration bietet praktische Anleitung zur Umsetzung standardisierter Verfahren zur Stuhlprobenverarbeitung und automatisierter Nukleinsäure-Extraktion in der Darmmikrobiom-Forschung.
Das Darmmikrobiom ist ein komplexes mikrobielles Ökosystem, das den Stoffwechsel, die Immunabwehr und die neurologische Funktion des Wirts beeinflusst und wird zunehmend mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Stoffwechselerkrankungen, Morbus Parkinson, Krebs und Neurodegeneration1,2. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Physiologie des Wirts, indem es den Stoffwechsel, die Immunfunktion, die Nährstoffaufnahme und die Resistenz gegenüber pathogenen Mikroorganismen beeinflusst3,4. Robuste und reproduzierbare Messungen des Mikrobioms sind entscheidend, um diese Assoziationen in mechanistische Erkenntnisse und klinische Anwendungen umzuwandeln. Fortschritte in den Technologien der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) haben unser Verständnis der komplexen mikrobiellen Gemeinschaften im Magen-Darm-Trakt revolutioniert. Voranalytische Variablen wie die Sammelverfahren für Stuhlproben, Lagerungsbedingungen, Handhabung, Transport und Methoden zur Extraktion von Desoxyribonukleinsäure (DNA) können jedoch die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft, die DNA-Ausbeute und die Sequenzierungsergebnisse selektiv verändern5,6. Solche methodischen Inkonsistenzen erschweren häufig den Vergleich zwischen Studien.
Unter den kritischen präanalytischen Schritten stellt die DNA-Extraktion einen der einflussreichsten Faktoren für die Qualität von Mikrobiomdaten dar7,8. Ein idealer Extraktionsprotokoll sollte konsistent hochwertige DNA mit hohem Molekulargewicht und minimaler Kontamination über eine große Anzahl von Proben hinweg liefern. Automatisierte Plattformen zur Nukleinsäure-Extraktion können die Reproduzierbarkeit verbessern, manuelle Handhabungsfehler verringern, das Kontaminationsrisiko senken und die Durchsatzleistung erhöhen. Die Leistung dieser automatisierten Extraktionsplattformen hängt maßgeblich von Protokollparametern ab, einschließlich der Probenhomogenisierung, der Bedingungen für das Kugelmahlen, der Lysechemie, der Inkubationsbedingungen und der Handhabung magnetischer Partikel9,10. Daher ist die Etablierung eines standardisierten Workflows, der eine einheitliche Sammlung von Stuhlproben mit automatisierter DNA-Extraktion integriert, entscheidend für die Erzeugung zuverlässiger und reproduzierbarer Mikrobiom-Datensätze.
Hier stellen wir einen standardisierten Arbeitsablauf für die Sammlung, Handhabung und automatisierte DNA-Extraktion menschlicher Stuhlproben mithilfe des oben beschriebenen Nukleinsäure-Extraktionskits und des automatisierten magnetischen Partikelprozessors vor. Das Protokoll legt den Schwerpunkt auf kontrollierte Probennahme, effektive mechanische und chemische Lyse, Entfernung von Inhibitoren sowie Qualitätskontrollmaßnahmen, die für nachfolgende Anwendungen geeignet sind, darunter die Amplikonsequenzierung des 16S ribosomalen Ribonukleinsäure-(rRNA)-Gens, die Ganzgenomsequenzierung, die quantitative Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und die metagenomische Shotgun-Sequenzierung. Die visuelle Demonstration bietet praktische Anleitung für die standardisierte Aufbereitung von Stuhlproben und die automatisierte Nukleinsäure-Extraktion, um reproduzierbare und skalierbare Forschung zum Darmmikrobiom zu unterstützen.
Die Studie wurde in Übereinstimmung mit den Richtlinien des Institutionellen Ethikkomitees der SKAN Research Trust durchgeführt und von der Kommission genehmigt (Genehmigungsnummer: SKAN/IEC/2025/04). Von allen Teilnehmern wurde vor der Probenentnahme schriftlich informierte Einwilligung eingeholt.
HINWEIS: Alle Reagenzien, Verbrauchsmaterialien und Geräte sind in der Tabelle der Materialien aufgeführt.
1. Setzen Sie das Sammelset für Stuhlproben zusammen

Abbildung 1. Bestandteile des Kits zur Sammlung von Stuhlproben.
Das Kit zur Sammlung von Stuhlproben enthält Einweghandschuhe, einen sterilen Stuhlauffänger, ein steriles Schraubverschluss-Röhrchen zur Stuhlprobenentnahme mit befestigtem Spatel, einen versiegelbaren Transportbeutel mit Biohazard-Kennzeichnung sowie eine beigefügte Informationsbroschüre für die Teilnehmer zur korrekten Sammlung, Handhabung, Lagerung und zum Transport von Stuhlproben. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
2. Bereiten Sie den Teilnehmer auf die Probenentnahme vor
3. Sammeln Sie die Stuhlprobe mithilfe eines Stuhlfangsystems
4. Lagerung und Transport von Stuhlproben
5. Proben entgegennehmen und dokumentieren
6. Bereiten Sie die Platten vor
HINWEIS: Bereiten Sie alle Platten vor, bevor Sie mit der Extraktionsabfolge beginnen. Führen Sie alle Schritte, die Reagenzien und biologische Proben beinhalten, in einer sauberen Umgebung durch, wobei geeignete persönliche Schutzausrüstung getragen werden muss, einschließlich Laborkittel, Handschuhe und Augenschutz. Abbildung 2 zeigt den automatisierten magnetischen Partikelprozessor (Abbildung 2A), die Plattenladepositionen (Abbildung 2B), den Adapter für Tiefbrunnenplatten (Abbildung 2C), die plattenkompatible Zentrifuge (Abbildung 2D), das Kugelmahlgerät (Abbildung 2E), die dämpfende Unterlage (Abbildung 2F), den Plattenhalter (Abbildung 2G), die 96-Loch-Bead-Platte (Abbildung 2H), die Tiefbrunnenplatte (Abbildung 2I) und die Elutionsplatte (Abbildung 2J).

Abbildung 2. Geräte und Verbrauchsmaterialien für die automatisierte Extraktion von fäkaler Desoxyribonukleinsäure (DNA).
(A) Automatisierter Magnetpartikelprozessor. (B) Position zum Einlegen von Platten im automatisierten Magnetpartikelprozessor. (C) Tieflochplattenadapter für die Zentrifugation. (D) Plattenkompatible Zentrifuge. (E) Kugelmühlen-Homogenisator. (F) Dämpfende Unterlage, die während des Kugelmahlens verwendet wird. (G) Halterung für Tieflochplatten (Adapter) zum Kugelmahlen. (H) 96-Loch-Kugelplatte, die dem Kit zur Nukleinsäure-Extraktion beiliegt. (I) 96-Loch-Tieflochplatte. (J) 96-Loch-Elutionsplatte. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
7. Einrichten des automatisierten magnetischen Partikelprozessors
8. Durchführen der Probelyse
9. Führen Sie die mechanische Lyse (Kugelmahlung) durch
10. Führen Sie die Nachbehandlung nach der Lyse durch
11. Bereiten Sie die Bindungsperlenmischung vor
12. Ändern Sie das MagMAX_Microbiome_Stool_Flex-Instrumentenprogramm (modifiziertes Extraktionsprogramm)
| Schritt | Aktion | Parameter |
| 1 | Bindung | Mischen; 5 Sammelzyklen; 37°C |
| 2 | Magnetenbeads sammeln | 5 magnetische Sammelzyklen |
| 3 | Waschen 1 | 20 s mischen × 3 Zyklen; 37°C |
| 4 | Waschen 2 | 20 s mischen × 3 Zyklen; 37°C |
| 5 | Waschen 3 | 20 s mischen × 2 Zyklen; 37°C |
| 6 | Waschen 4 | Mischen; 1 Zyklus; 37°C |
| 7 | Trocknen | 2 min lufttrocknen |
| 8 | Elution | 75°C; 6 Mischzyklen; Vorheizung aktiviert |
| 9 | Magnetenbeads sammeln | 3 magnetische Sammelzyklen |
| 10 | Eluat übertragen | Gereinigte Nukleinsäure in die Elutionsplatte überführen |
Tabelle 1: Automatisiertes Extraktionsprogramm für den magnetischen Partikelprozessor.
Zusammenfassung des automatisierten Extraktionsprogramms, das vom automatisierten magnetischen Partikelprozessor während der Desoxyribonukleinsäure-(DNA-)Extraktion ausgeführt wird. Das Programm umfasst die Nukleinsäurebindung, die Sammlung der magnetischen Kügelchen, aufeinanderfolgende Waschschritte, das Lufttrocknen, die Elution und den Transfer der gereinigten DNA in die Elutionsplatte. Die Betriebsparameter für jeden automatisierten Schritt sind aufgelistet.
13. Durchführung der automatisierten Nukleinsäure-Extraktion
| Platte | Position | Plattentyp | Reagenz | Volumen pro Vertiefung |
| Probenplatte | 1 | 96-Tieflochplatte | Probenlysat + Bindungsperlen-Gemisch | 920 µL |
| Waschplatte 1 | 2 | 96-Tieflochplatte | Waschpuffer | 1.000 µL |
| Waschplatte 2 | 3 | 96-Tieflochplatte | Waschpuffer | 1.000 µL |
| Waschplatte 3 | 4 | 96-Tieflochplatte | 80% Ethanol | 1.000 µL |
| Waschplatte 4 | 5 | 96-Tieflochplatte | 80% Ethanol | 1.000 µL |
| Elutionsplatte | 6 | 96-Lochplatte | Elutionspuffer | 200 µL |
| Tippenkamm-Platte | 7 | Standard-Tieflochplatte | 96-Tiefloch-Tippenkamm | n. z. |
Tabelle 2: Plattenbestückungskonfiguration für die automatisierte Nukleinsäure-Extraktion.
Bestückungspositionen, Plattentypen, Reagenzien und Reagenzvolumina, die für die automatisierte DNA-Extraktion mit dem magnetischen Partikelprozessor verwendet werden. Die Probenplatte enthält das Probenlysat und die Bindungskügelchenmischung. N/V zeigt an, dass kein flüssiges Reagenz der Tip-Kamm-Platte hinzugefügt wurde.
14. Nukleinsäuren eluieren und lagern
15. Durchführen der Nachbearbeitung nach dem Lauf
Fäkalproben von sieben Teilnehmern wurden erfolgreich mithilfe des beschriebenen Probensammelverfahrens gesammelt, wobei Proben mit ausreichender Masse und geeigneter Konsistenz für die anschließende Verarbeitung erhalten wurden. Die Proben wurden nach der Entnahme bei Raumtemperatur gelagert. Der Großteil der Proben wies eine einheitliche Textur und Färbung auf, was mit geeigneten Bedingungen für Sammlung und Lagerung übereinstimmt, während eine kleine Teilmenge geringfügige Unterschiede in der Konsistenz zeigte, die auf biologische Variationen zwischen den Teilnehmern zurückzuführen sein könnten. Während des Transports wurde keine sichtbare Kontamination oder Leckage beobachtet, und alle Proben wurden innerhalb des validierten Stabilitätszeitraums des Probensammelsets (bis zu 2 Jahre bei Raumtemperatur) verarbeitet, was die Robustheit und Zuverlässigkeit des Sammelverfahrens unterstreicht (Abbildung 1).
Der automatisierte DNA-Extraktionsworkflow wurde unter Verwendung des automatisierten magnetischen Partikelprozessors (Abbildung 2A), der Plattenladekonfiguration (Abbildung 2B), des Deep-Well-Plattenadapters (Abbildung 2C), des plattenkompatiblen Zentrifugenrotors (Abbildung 2D), des Bead-Beating-Geräts (Abbildung 2E), der dämpfenden Unterlage (Abbildung 2F), des Plattenhalters (Abbildung 2G), der Bead-Platte (Abbildung 2H), der Deep-Well-Platte (Abbildung 2I) und der Elutionsplatte (Abbildung 2J) durchgeführt, entsprechend dem in Tabelle 1 zusammengefassten automatisierten Extraktionsprogramm und der in Tabelle 2 dargestellten Plattenladekonfiguration. Die DNA-Konzentration und -Reinheit wurden an repräsentativen fäkalen Proben bestimmt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Die DNA-Konzentration wurde mithilfe des Qubit Double-Stranded DNA High Sensitivity Assays (fluorometrischer DNA-Quantifizierungsassay) auf einem Qubit-Fluorometer (fluorometrisches DNA-Quantifizierungsgerät) gemäß den Herstelleranweisungen gemessen. Die Proben wurden mit der Arbeitslösung vermischt, 2 min bei Raumtemperatur inkubiert und gemeinsam mit den beiden Assay-Standards gemessen. Die Absorptionsverhältnisse A260/A280 und A260/A230 wurden mittels eines NanoDrop-Spektrophotometers (Mikrovolumen-Spektrophotometer) bestimmt. Die DNA-Konzentrationen lagen zwischen 36 und 87 ng/µL, wobei alle Proben in einem konstanten Elutionsvolumen von 200 µL vorlagen, was einen direkten Vergleich der gesamten DNA-Ausbeute zwischen den Präparationen ermöglicht (Tabelle 3).
| Probe | DNA-Konzentration (ng/µL) | A260/A280 | A260/A230 | Elutionsvolumen (µL) | Gesamte DNA-Ausbeute (ng) |
| Probe A | 62 | 1.83 | 1.71 | 200 | 12,400 |
| Probe B | 36 | 1.89 | 1.51 | 200 | 7,200 |
| Probe C | 87 | 1.92 | 1.85 | 200 | 17,400 |
| Probe D | 50 | 2.03 | 1.87 | 200 | 10,000 |
| Probe E | 55 | 1.97 | 1.81 | 200 | 11,000 |
| Probe F | 85 | 1.99 | 1.88 | 200 | 17,000 |
| Probe G | 44 | 2.01 | 1.51 | 200 | 8,800 |
| Extraktionsblanko | 0 | — | — | 200 | 0 |
Tabelle 3: Repräsentative DNA-Rückgewinnung und -reinheit nach automatisierter Extraktion aus menschlichen Stuhlproben.
Repräsentative DNA-Konzentration, Reinheit (Absorptionsverhältnisse A260/A280 und A260/A230), Elutionsvolumen und gesamte DNA-Ausbeute, gemessen nach automatisierter DNA-Extraktion aus menschlichen Stuhlproben. Die DNA-Konzentration wurde mittels fluorometrischem Assay bestimmt. Die Extraktionskontrolle diente als negative Kontrolle und ergab keine nachweisbare DNA.
Die repräsentativen Ergebnisse zeigten eine Variabilität der DNA-Rückgewinnung zwischen den Proben. Höhere DNA-Konzentrationen wurden für Probe A (62 ng/µL), Probe F (85 ng/µL) und Probe C (87 ng/µL) erhalten, während mittlere Konzentrationen für Probe D (50 ng/µL) und Probe E (55 ng/µL) beobachtet wurden. Probe B und Probe G wiesen die niedrigsten DNA-Konzentrationen auf (36 ng/µL bzw. 44 ng/µL). Die Absorptionsverhältnisse A260/A280 lagen zwischen 1,83 und 2,03, während die Absorptionsverhältnisse A260/A230 zwischen 1,51 und 1,88 lagen (Tabelle 3). Diese Variabilität ist bei fäkalen Proben erwartet und kann Unterschiede in der Probenzusammensetzung und biologische Variabilität widerspiegeln, zusätzlich zu technischen Schwankungen im Zusammenhang mit der Probenaufbereitung. Die Extraktionskontrolle ergab keine nachweisbare DNA, was auf das Fehlen einer nachweisbaren Kontamination während des Extraktionsverfahrens hinweist. Die repräsentative Amplifikation des nahezu vollständigen bakteriellen 16S-rRNA-Gens erzeugte das erwartete etwa 1,5 kb große PCR-Amplikon in den fäkalen DNA-Proben, während die Negative-Kontrolle (ohne Matrize) keine Amplifikation zeigte (Abbildung 3).

Abbildung 3. Agarosegelelektrophorese von bakteriellen 16S ribosomalen Ribonukleinsäure (rRNA)-Gen-Polymerase-Kettenreaktions-(PCR-)Amplicons.
Vertretendes Agarosegel, das die Amplifikation des nahezu vollständigen (~1,5 kb) bakteriellen 16S-rRNA-Gens mit den universellen Primern 27F und 1525R nach DNA-Extraktion aus menschlichen Fäkalproben zeigt. Band M: 100-Basenpaar-(bp-)DNA-Ladder; Band 1: Kontrolle ohne Template (leer); Bänder 2–8: repräsentative fäkale DNA-Proben, die das erwartete ~1,5-kb-PCR-Amplicon zeigen. Klicken Sie hier, um eine vergrößerte Ansicht dieser Abbildung anzuzeigen.
Die erfolgreiche Durchführung dieses Protokolls zeigt sich in der Gewinnung messbarer DNA, die für nachgeschaltete molekularbiologische Anwendungen geeignet ist, einschließlich PCR-basierter Assays, 16S-rRNA-Gen-Sequenzierung, Shotgun-Metagenom-Sequenzierung und Bibliotheksherstellung. Insgesamt belegen diese repräsentativen Ergebnisse, dass das Protokoll konsistent DNA aus menschlichen Stuhlproben gewinnt und gleichzeitig die Bandbreite der Variationen aufzeigt, die zwischen biologischen Proben auftreten können.
Das hier beschriebene Protokoll stellt einen standardisierten Arbeitsablauf für die Sammlung menschlicher Stuhlproben und die automatisierte DNA-Extraktion für Mikrobiomstudien bereit. Entscheidende Schritte umfassen die repräsentative Entnahme von Stuhlproben aus mehreren Bereichen des Stuhlgangs, eine gründliche Homogenisierung mit dem Stabilisierungspuffer, die sachgemäße Lagerung und den Transport unter empfohlenen Bedingungen, eine effiziente mechanische Lyse sowie eine sorgfältige Handhabung während der automatisierten Extraktion. Die konsequente Einhaltung dieser Schritte minimiert technische Variabilität und ermöglicht eine reproduzierbare DNA-Gewinnung. Frühere Studien haben bereits die Probenentnahme, Lagerbedingungen, Homogenisierung und DNA-Extraktion als wesentliche Variabilitätsquellen in Mikrobiomanalysen identifiziert und die Bedeutung standardisierter Arbeitsabläufe für reproduzierbare Ergebnisse hervorgehoben5,6,7,8. Die repräsentativen Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Probenentnahme ohne sichtbare Kontamination oder Leckage sowie eine messbare DNA-Gewinnung in allen getesteten Proben.
Mehrere prozedurale Faktoren können die DNA-Gewinnung beeinflussen und sollten während der Durchführung berücksichtigt werden. Unzureichende mechanische oder chemische Lyse, unvollständige Homogenisierung, ineffiziente Bindung der Nukleinsäuren oder Probenverluste während der Übertragungs- und Waschschritte können die DNA-Ausbeute verringern. Unterschiede in der Zusammensetzung des Stuhls, der mikrobiellen Biomasse und der Probenkonsistenz können ebenfalls zu variierenden DNA-Gewinnungsraten zwischen den Proben beitragen. Daher ist eine sorgfältige Durchführung des Protokolls, insbesondere während der Probenhomogenisierung, des Beatmilling und der automatisierten Extraktion, wichtig, um konsistente Ergebnisse zu erzielen. Bei der Fehlersuche sollte zunächst die Zubereitung der Reagenzien, die Instrumenteneinstellung, das Beladen der Platten sowie die korrekte Ausführung des Programms für die automatisierte Extraktion überprüft werden, bevor die Proben bearbeitet werden. Ähnliche Empfehlungen wurden bereits in Studien beschrieben, die analytische Workflows für das Mikrobiom und Methoden zur DNA-Extraktion bewerten5,6,7,8,11.
Die Hauptbeschränkung dieser Methode liegt in der beobachteten Variabilität der DNA-Ausbeute zwischen biologischen Proben. Wie die repräsentativen Ergebnisse zeigen, können Unterschiede in der DNA-Konzentration sowohl auf inhärente biologische Variationen zwischen den Stuhlproben als auch auf technische Variationen zurückzuführen sein, die während der Probenvorbereitung entstehen. Daher sollte die DNA-Konzentration allein nicht als einziger Indikator für die Extraktionsleistung betrachtet werden. Je nach geplanter nachgeschalteter Anwendung können zusätzliche Maßnahmen zur Beurteilung der DNA-Qualität und Eignung erforderlich sein. Um die Qualität und Eignung der DNA für nachgeschaltete molekularbiologische Analysen weiter zu bewerten, wurde das bakterielle 16S-rRNA-Gen mittels PCR mit den universellen Primern 27F und 1525R amplifiziert. Die erfolgreiche Amplifikation des erwarteten etwa 1,5-kb-16S-rRNA-Gen-Fragments wurde durch Agarose-Gelelektrophorese bestätigt (Abbildung 3) und zeigt, dass die extrahierte DNA von ausreichender Qualität für nachgeschaltete Anwendungen ist, einschließlich Sequenzierung und anderen molekularen Assays. Frühere Vergleichsstudien haben ebenfalls gezeigt, dass die DNA-Ausbeute nicht notwendigerweise mit der Leistungsfähigkeit der nachgeschalteten Sequenzierung oder der Genauigkeit des Mikrobiom-Profiling korreliert8,11.
Im Vergleich zu manuellen Extraktionsverfahren reduzieren automatisierte magnetische Partikelprozessoren den manuellen Arbeitsaufwand, standardisieren die Extraktionsbedingungen und ermöglichen die Verarbeitung großer Probenmengen, wobei die vom Bediener abhängige Variabilität minimiert wird9,10. Allerdings können Unterschiede in der Stuhlkonsistenz und der mikrobiellen Biomasse die Lyse-Effizienz und die DNA-Ausbeute beeinflussen. Zudem lassen sich Mikroorganismen mit widerstandsfähigen Zellwänden möglicherweise nicht vollständig lysieren, was die Repräsentation bestimmter Taxa beeinträchtigen könnte. Trotz dieser Einschränkungen bietet die automatisierte Extraktion einen robusten und effizienten Ansatz für großangelegte Studien zum Darmmikrobiom5,6,7,8,9,10. Das vorliegende Protokoll kombiniert eine standardisierte Sammlung fäkaler Proben mit einem automatisierten DNA-Extraktionsverfahren und stellt so einen praktischen und reproduzierbaren Ansatz für Mikrobiomstudien dar, bei denen eine konsistente Verarbeitung großer Probenzahlen erforderlich ist. Standardisierte Methoden wie diese fördern die Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Studien und eignen sich gut für nachgeschaltete molekularbiologische Anwendungen, einschließlich Mikrobiom-Profilierung, metagenomisches Sequenzieren und andere sequenzbasierte Analysen5,6,7,8,9,10.
Die Autoren geben keine konkurrierenden finanziellen oder nichtfinanziellen Interessen an.
Wir danken der SKAN Research Trust (Indien) dankbar für die Bereitstellung der Ressourcen und eines kollaborativen Umfelds, die diese Arbeit ermöglicht haben. Wir danken außerdem Dr. Anushree Kogje für ihre Unterstützung bei der Faktenüberprüfung und redaktionelle Hilfe.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 80 % Ethanol (aus absolutem Ethanol hergestellt) | Merck | ET00161000 | Frisch aus absolutem Ethanol gemäß Protokoll herstellen. |
| Absorbierendes Material | Kimtech | 34256 | Im Transportbeutel enthalten. |
| Klebende Plattenversiegelungsfolie | Applied Biosystems | 4306311 | MicroAmp Clear Adhesive Film. |
| Automatisches Magnetpartikel-Verarbeitungssystem (KingFisher Flex Purification System mit 96-Tiefbrunnen-Kopf) | Thermo Fisher Scientific | 5400630 | Automatisiertes System zur Nukleinsäure-Extraktion. |
| Transportbeutel mit Biohazard-Kennzeichnung und Verschluss | Zymo Research | R1180 | Undurchlässiger Transportbeutel für Proben. |
| BindIt-Software | Thermo Fisher Scientific | 5189009 | Software zur Anpassung und Übertragung des automatisierten Extraktionsprotokolls. |
| Sammelröhrchen mit befestigter Spatel (30–50 mL) | Zymo Research | R1180 | Steriles Schraubverschluss-Sammelröhrchen. |
| Dämpfendes Stützmaterial | QIAGEN | 69984 | TissueLyser Adapter Set (wird als dämpfende Unterlage während der Kugelmahlung verwendet). |
| Tiefbrunnenplatte (96-Loch) | Thermo Fisher Scientific | 95040460 | KingFisher Deepwell 96-Platte. |
| Einweghandschuhe | Zymo Research | R1180 | Puderfrei empfohlen. |
| Elutionspuffer | Applied Biosystems | A42357 | Wird mit dem MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit geliefert. |
| Fäkalien-Sammler | Zymo Research | R1180 | Steriles Sammelgerät. |
| Heizblock (96-Loch Tiefbrunnen) | Thermo Fisher Scientific | Supplied with instrument | Bestandteil des KingFisher Flex Purification Systems. |
| Laborjacke | Lokaler Lieferant | N/A | Persönliche Schutzausrüstung. |
| Lysispuffer | Applied Biosystems | A42357 | Wird mit dem MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit geliefert. |
| Magnetische Kügelchen | Applied Biosystems | A42357 | Wird mit dem MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit geliefert. |
| Magnetkopf (96-Tiefbrunnen) | Thermo Fisher Scientific | Included with 5400630 | 96-Tiefbrunnen-Magnetkopf, geliefert mit dem KingFisher Flex-System. |
| Magnetständer (96-Loch) | Thermo Fisher Scientific | 12332D | Erforderlich, falls eine Mitnahme magnetischer Kügelchen beobachtet wird. |
| Mehrkanalpipette | Eppendorf | 3125000052 | Kompatibel mit 96-Loch-Platten. |
| NanoDrop-Spektrophotometer | Thermo Fisher Scientific | ND-ONE-W | Wird zur Bestimmung der A260/280- und A260/230-Verhältnisse verwendet. |
| Puffer zur Nukleinsäure-Bindung | Applied Biosystems | A42357 | Wird mit dem MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit geliefert. |
| Dauerhafter Marker | Sharpie | 3002 | Alternativ können vorgedruckte Etiketten verwendet werden. |
| Pipettenspitzen, sterilfiltriert (10 µL) | Tarsons | 528100 | Sterile, skalierte Filterpipettenspitzen. |
| Pipettenspitzen, sterilfiltriert (200 µL) | Tarsons | 528104 | Sterile, skalierte Filterpipettenspitzen. |
| Pipettenspitzen, sterilfiltriert (1.000 µL) | Tarsons | 529106 | Sterile Filterpipettenspitzen; nach Anweisung im Protokoll aufgeschnitten, um Breitspitzen herzustellen. |
| Plattenadapter für Zentrifuge | Eppendorf | 5820710004 | Rotor A-2-DWP-AT Tiefbrunnen-Plattenadapter. |
| Zentrifuge mit Plattenkompatibilität | Eppendorf | 5810 | Kompatibel mit dem Rotor A-2-DWP-AT-Adapter. |
| Plattenhalter für Kugelmahlung | QIAGEN | 69984 | TissueLyser Adapter Set 2 × 96. |
| Vorgedruckte Etiketten (optional) | Brady | BBP12 | Alternative zum dauerhaften Marker. |
| Qubit dsDNA HS Assay | Thermo Fisher Scientific | Q33231 | Fluorometrischer Assay zur DNA-Quantifizierung. |
| Qubit-Fluorometer | Thermo Fisher Scientific | Q33327 | Gerät zur fluorometrischen DNA-Quantifizierung. |
| Reagenzienreservoir | Thermo Fisher Scientific | 8093 | Matrix Reagenzreservoir. |
| Puffer zur Probensicherung | Zymo Research | R1180 | DNA/RNA Shield Fecal Collection Kit. |
| Steriles kegelförmiges Röhrchen | HiMedia | TCP106H | Wird zur Herstellung der Bindungskügelchen-Mischung verwendet. |
| TissueLyser III Kugelmühle zur Homogenisierung | QIAGEN | 9003240 | Instrument zur mechanischen Lyse. |
| Spitzenkamm-Platte | Thermo Fisher Scientific | 97002534 | KingFisher 96 Spitzenkamm für Tiefbrunnen-Magnete. |
| Waschpuffer | Applied Biosystems | A42357 | Wird mit dem MagMAX Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation Kit geliefert. |
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