Monitoraggio in tempo reale della separazione del frammento di DNA tramite smartphone
June 1st, 2017
Gli esperimenti tradizionali di elettroforesi a gel di lastre (SGE) richiedono un apparato complicato e un elevato consumo di sostanze chimiche. Questo lavoro presenta un protocollo che descrive un metodo a basso costo per separare i frammenti di DNA entro un breve lasso di tempo.
Il passaggio introduce un nuovo sistema per l'elettroforesi su gel SNAP. Questo sistema non solo può ridurre notevolmente il tempo dell'esperimento di concezione chimica, ma può anche realizzare il monitoraggio in tempo reale in una separazione nel gel di agarosio tramite smartphone. Queste tre immagini rappresentano un risultato tipico dopo l'elettroforesi su gel di 50, 100 e 1.000 coppie di basi in una scala.
Ogni frammento di DNA era ben separato. L'elettroforesi su gel SNAP è il modo più innovativo per la separazione dei frammenti di DNA e, quindi, è considerata un tutor vascolare nell'analisi biochimica e biologica. Questa volta vi mostrerò un nuovo metodo sull'esperimento di elettroforesi su gel SNAP.
Ok, iniziamo. Per prima cosa, pesiamo 0,1 grammi di gel di agarosio e lo mettiamo in un pallone, un tampone TPE nel pallone. Il volume della soluzione preparata non deve essere superiore a un terzo della capacità del matraccio
.Sigillare il pallone con un fumo di conservante, quindi la miscela di tampone di agarosio è stata riscaldata da un forno a microonde. Prima di mettere il pallone nel microonde, facciamo dei fori nei fumi del conservante in caso di esplosione. Tenere la soluzione di agarosio montata nei canali del tubo per elettroforesi su gel SNAP.
Appoggiare il pettine nella soluzione. La soluzione montata si raffredderà e diventerà gel a temperatura ambiente alcuni minuti dopo. Estrarre dal pettine per creare pozzetti e aggiungere TBE Buffer.
Abbiamo costruito un semplice sistema di separazione dei frammenti di DNA con tracciamento in tempo reale per osservare lo stato di movimento dei frammenti di DNA tramite smartphone. Per prima cosa mescola la scala del DNA con SYBR Green One mediante centrifuga. Caricare la miscela nel pozzetto nel gel di agarosio.
In secondo luogo, accendi la sorgente luminosa a LED e posiziona un filtro passa-banda sopra il LED, quindi inserisci l'elettrodo nelle due corsie del chip. Quindi, metti sopra un altro filtro passa-banda. Attendi la fonte di alimentazione.
Impostare la potenza elettrica a 180 watt. Accendi lo smartphone per registrare il processo di separazione dei frammenti di DNA. Ad esempio, utilizziamo lo smartphone per tracciare la separazione di 50 coppie di basi a scala di DNA.
L'elettroforesi su gel SNAP è il modo più efficace per la separazione dei frammenti di DNA. Tuttavia, gli esperimenti abbandonati indicano che l'elettroforesi su gel SNAP era limitata dall'intera lunghezza per i problemi. Uno: le separazioni richiedono molte ore e persino giorni.
Due: la percezione chimica è molto alta. Tre: poiché richiede molto apparato. Quattro: il sistema di imaging su gel può osservare i frammenti di DNA separati solo quando l'esperimento è terminato.
Inoltre, l'iridio e il bromo, comunemente usati nell'elettroforesi su gel SNAP, sono mutageni e cancerogeni. Dopo l'esperimento, ogni frammento di DNA era ben separato. Inoltre, abbiamo separato gli stessi campioni nei quattro canali del chip di elettroforesi su gel SNAP e il problema che i frammenti di DNA avevano le stesse dimensioni si è spostato alla stessa distanza in ogni esperimento.
Dall'immagine, i frammenti di DNA sono stati separati bene, anche se c'erano frammenti di DNA dubbiosi, appare bianco in figura B.It può essere migliorato ottimizzando i parametri del chip e la concentrazione del gel di agarosio. Dopo aver visto questo video, devi vedere il nostro nuovo messaggio sull'elettroforesi su gel SNAP. Anche i frammenti di DNA risultanti appaiono bianchi.
Questo può essere migliorato ottimizzando i parametri del chip per elettroforesi su gel SNAP e la concentrazione del gel di agarosio. Ciò che è importante è che devi stare molto attento durante le assunzioni perché ha bisogno di alta tensione e può diventare reagente.
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Panoramica
Questo articolo introduce l'elettroforesi su gel SNAP, un metodo innovativo per la separazione dei frammenti di DNA che riduce significativamente il consumo di sostanze chimiche e il tempo dell'esperimento. Il sistema permette il monitoraggio in tempo reale della separazione del DNA utilizzando uno smartphone.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Biochimica
- Analisi biologica
- Tecniche di elettroforesi
Sfondo
- L'elettroforesi su gel a lastra tradizionale (SGE) è complessa e richiede molte risorse.
- L'elettroforesi su gel SNAP offre un'alternativa semplificata ed economica.
- Le capacità di monitoraggio in tempo reale migliorano il processo di analisi.
- Il metodo è applicabile a varie dimensioni dei frammenti di DNA.
Obiettivo dello studio
- Presentare un metodo a basso costo ed efficiente per la separazione del DNA.
- Dimostrare i vantaggi del monitoraggio in tempo reale nell'elettroforesi.
- Fornire un approccio user-friendly per i ricercatori nell'analisi biochimica.
Metodi utilizzati
- Protocollo di elettroforesi su gel SNAP.
- Utilizzo di gel di agarosio per la separazione dei frammenti di DNA.
- Applicazione smartphone per il monitoraggio in tempo reale.
- Rappresentazione visiva dei risultati di separazione del DNA.
Risultati principali
- Separazione di successo dei frammenti di DNA di varie dimensioni (50, 100, 1.000 paia di basi).
- Efficienza dimostrata nella riduzione del consumo di sostanze chimiche.
- Il monitoraggio in tempo reale ha fornito una chiara visualizzazione della separazione.
- L'elettroforesi su gel SNAP si è dimostrata uno strumento innovativo nel campo.
Conclusioni
- L'elettroforesi su gel SNAP è un'alternativa praticabile ai metodi tradizionali.
- Il metodo migliora l'efficienza e riduce i costi nell'analisi del DNA.
- Le capacità di monitoraggio in tempo reale migliorano i risultati sperimentali.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Real-time DNA fragment separation using smartphone-enabled SNAP gel electrophoresis reduces chemical consumption and assay time, supporting rapid hypothesis testing in early discovery. This approach enhances predictive confidence by providing quantitative, reproducible readouts for target validation workflows. It addresses discovery-stage inefficiencies in nucleic acid analysis, enabling faster go/no-go decisions in lead identification pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through rapid DNA fragment separation and visualization.
- Operational Value: Reduces reagent use and experiment duration, increasing throughput for target validation assays.
- Predictive Value: Supports biological de-risking by delivering high-resolution separation data within 12 minutes for fragments under 5,000 bp.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Produces standardized, quantitative outputs suitable for compound screening and hit confirmation.
- Scalability: Smartphone-based detection allows decentralized, low-infrastructure implementation across research sites.
- Reproducibility: Consistent migration of identical DNA fragments across chip channels supports reliable assay standardization.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical workflows by providing rapid nucleic acid analysis for biomarker and mechanistic studies.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables data-driven decisions on target modulation and pathway engagement before resource-intensive preclinical studies.
- Mechanistic De-risking: Clarifies nucleic acid-based mechanisms of action through real-time fragment tracking.
Pipeline & Workflow Integration
Positioned between early discovery and lead identification, this method supports hypothesis testing and assay readiness in nucleic acid-focused research.
- Discovery Biology: Facilitates pathway clarification and target validation through rapid DNA separation.
- Screening: Enables assay standardization and quantitative measurement of DNA fragments for compound response evaluation.
- Analytics: Delivers real-time, smartphone-captured visual data for immediate condition comparison and decision-making.
- Translational Research: Supports continuity to preclinical work by providing fast, reliable nucleic acid analysis for mechanistic follow-up.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for DNA analysis across multiple projects and therapeutic areas.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in target validation, reduction of mechanistic ambiguity in nucleic acid analysis.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and reduced chemical consumption.
- Strategic Value: Faster go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced biological risk in discovery.
- Portfolio Impact: Risk-based prioritization of targets and accelerated advancement timelines.
Implementation Considerations
- Requires basic molecular biology expertise in agarose gel preparation and nucleic acid handling.
- Needs LED light source, band-pass filters, electrodes, and smartphone with video recording capability.
- Demands standardization of agarose concentration and chip parameters across users and sites.
- Adaptation considerations include optimizing voltage, gel composition, and fluorescent dye concentration for different fragment sizes.
- Practical limitations include dependency on fluorescent labeling and potential signal interference in complex samples.
