Name: Smartphone을 이용한 DNA 단편 분리 실시간 추적 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-01T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: 배우세요 SNAP 겔 전기영동을 이용한 DNA 단편 분리 실시간 추적 방법입니다. 스마트폰으로 아가로스 겔에서 DNA 이동을 관찰하며 화학 물질 소비를 줄이고 실험 시간을 단축할 수 있습니다.

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우리는 중국 국립 자연 과학 재단 (No 21205078)과 중국 고등 교육 박사 과정 프로그램 (No.20123120110002)의 지원에 감사드립니다. 이 연구는 중국의 국가 핵심 연구 및 개발 프로그램 (2016YFB1102303), 중국의 국가 기본 연구 프로그램 (973 프로그램 2015CB352001) 및 중국 자연 과학 재단 (61378060)에 의해 부분적으로 지원되었습니다.

1. SGE 칩의 기본 설계 <ol><li> 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 또는 폴리 카보네이트와 같은 투명 플라스틱을 사용하십시오. 참고 : SGE 칩은 그림 1B 에 나와 있습니다. SGE 칩은 TBE 버퍼 용 원통형 구멍, DNA 분리 용 채널 및 전극 용 구멍을 따라 삽입 된 2 개의 차선으로 구성됩니다. </li><li> 레이저 조각기를 사용하여 PMMA 블록에서 SGE 채널 어레이를 제작하십시오. 참고 : 칩의 기하학적 매개 변수는 분리 할 DNA의 크기에 따라 다릅니다. 예를 들어, DNA 조각이 1,000bp보다 작 으면 SGE 칩의 최적 채널 매개 변수는 2.5mm x 4.0mm x 90mm (폭 x 깊이 x 길이)입니다. </li><li> SGE 디자인을 기반으로 DNA 샘플을로드하기 위해 칩에 우물을 만들기 위해 빗을 제작하십시오. </li></ol> 2. 아가로 오스 겔의 제조 <ol><li> 10 × TBE (1 × TBE =89 mM 트리스, 89 mM 붕산 및 2 mM EDTA; pH 8.4) 및 증류수를 1:19 비율로 혼합 하였다. </li><li> 100-bp DNA 사다리를 분리하기위한 1.0 % 아가 로즈 겔을 준비한다. 참고 : 0.5x TBE 버퍼에서 아가로 오스의 농도는 분리 할 DNA 단편의 크기에 따라 다릅니다. </li><li> 플라스크에 0.1 g의 아가로 오스를 넣고 0.5 x TBE 완충액 10 mL를 넣는다. 참고 : 준비된 용액의 부피는 플라스크 용량의 1/3보다 적어야합니다. </li><li> 플라스크를 방부제 필름으로 밀봉 한 다음 전자 레인지 (중간, 1.0 분)에서 아가로 오스 / 버퍼 혼합물을 가열하십시오. 플라스크를 전자 렌지에 넣기 전에 방폭이 될 경우 방수 필름에 구멍을 뚫습니다. </li><li> SGE 칩의 4 채널에 녹인 아가로 오스 솔루션 2.7 ML을 부어. 우물을 만들기 위해 빗을 아가로 오스 용액에 넣으십시오. 참고 : 녹은 아가로 오스 솔루션은 실온에서 3 분 후 겔 상태로 냉각됩니다. </li><li> g에서 빗을 꺼냅니다.겔을 덮고 0.5x TBE 완충액 0.9 mL를 넣어 젤을 덮는다. </li></ol> 3. SGE 칩에서 전기 영동 실행하기 <ol><li> LED 광원을 켜고 광원 위에 425 ~ 505 nm 밴드 패스 필터를 놓습니다. </li><li> 100 bp DNA 사다리 14.4 μL와 SYBR Green 1.6 μL를 볼텍스를 사용하여 섞는다. </li><li> SGE 칩 ( 그림 2 )에서 아가로 오스 겔의 각 우물에 혼합물 4 μL를 적재하십시오. </li><li> SGE 칩의 두 차선에 전극을 놓습니다. </li><li> SGE 칩 위에 550 ~ 700 nm 밴드 패스 필터를 배치하십시오. </li><li> 전원을 켜십시오. 전기 전압을 180V (20V / cm)로 설정하십시오. 스마트 폰을 켜서 DNA 단편 분리 과정을 기록하십시오 ( 그림 3 ). </li><li> 10 분 후에 전기 영동이 끝나면 전원과 LED 표시등을 끕니다. </li><li> SGE 칩을 청소하십시오. </li></ol>

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</ol>

이해 충돌이 선언되지 않습니다.

아가 로스 겔 전기 영동은 DNA, RNA 및 단백질 분리에 널리 사용됩니다. 이 연구는 전통적인 겔 전기 영동 프로토콜을 대체 할 새로운 방법을 제안합니다. 결과는 50, 100 및 1,000 bp DNA 사다리가 작은 조립 장치에서 잘 분리 될 수 있음을 보여줍니다. 이 방법의 가장 큰 장점은 거의 화학 물질을 소비하지 않고 핵산을 분리 할 수있을뿐만 아니라 분리 과정을 기록 할 수 있다는 것입니다. 그림 2 에서 DNA 단편이 넓게 보였지만 결과는 SGE 칩의 매개 변수와 아가 로스 겔의 농도를 최적화하여 향상시킬 수 있습니다. 또한 프리 캐스트 젤을 칩에 사용하는 경우 전체 SGE 프로세스는 10 분 이상 걸리지 않습니다. 칩의 채널 폭이 변경되면 DNA 사다리의 분리 성능이 크게 달라집니다. 예를 들어 1,000-bp DNA 사다리가 분리되면 DNA 밴드가채널 너비가 작습니다. 이것은 아마 아가로 오스 젤의 주울 ...

<html> 슬랩 겔 전기 영동 (SGE)은 DNA 단편 분리 1 , 2 , 3 , 4 , 5 에 가장 효과적인 방법이며 따라서 생화학 및 생물학적 분석에서 다용도 도구로 간주됩니다 6 , 7 , 8 . 그러나 많은 실험에서 SGE가 다음 네 가지 문제에 의해 제한된다는 것을 나타냅니다. (1) 분리에는 수 시간이 걸리고 심지어 며칠이 걸립니다. (2) 화학 물질 소비가 매우 높다. (3) 복잡한 장치 ( 예 : 2D 전기 영동 세포, 전기 영동 전원 및 겔 이미징 시스템)가 필요합니다. (4) 겔 영상 시스템은 실험이 끝났을 때 분리 된 DNA 조각만을 관찰 할 수있다. 또한, SGE 9 에서 일반적으로 사용되는 ethidium bromide (EtBr)10 = 돌연변이 유발 및 암 유발 11,12 . 따라서 EtBr이 들어있는 젤을 나눠 줄 때는 항상 장갑을 착용해야합니다. 모세관 전기 영동 (CE)은 자동 작동, 짧은 분리 시간, 낮은 소비 등과 같은 SGE에 비해 13 , 14 , 15 , 16 , 17의 다양한 장점을 가지고 있습니다. 그러나 CE 장비는 꽤 비쌉니다. 따라서 이러한 한계를 극복하기 위해 DNA 분리를위한 시스템이 개발되었습니다 ( 그림 1 ). 이러한 시스템은 화학 물질 소비를 크게 줄이고 SGE 실험 시간 (8 분 미만)을 절약 할 수있을뿐만 아니라 스마트 폰을 통해 아가로 오스 겔에서 DNA 분리 과정을 실시간으로 추적 할 수도 있습니다. 이 프로토콜에 설명 된 절차를 따르면, 학생들은SGE 칩을 설계 및 제작하고, 칩에서 아가 로스 겔을 준비하고, 스마트 폰으로 간단한 SGE 시스템을 설치하고 아가로 오스 겔에서 DNA 이동 과정을 기록 할 수 있어야한다.

<table><tbody><tr><td>10&번; TBE</td><td>베이징 솔라바이오 사이언스 & 공급자:Technology Co., Ltd.</td><td>T1051</td><td></td></tr><tr><td>50 bp DNA 사다리</td><td>Takara Bio Inc.</td><td>3421A</td><td></td></tr><tr><td>100bp DNA 사다리</td><td>Takara Bio Inc.</td><td>3422A</td><td></td></tr><tr><td>1kbp DNA 사다리</td><td>Takara Bio Inc.</td><td>3426A</td><td></td></tr><tr><td>SYBR GREEN</td><td>타카라 바이오 Inc.</td><td>5760A</td><td></td></tr><tr><td>아가로스</td><td>시그마-알드리치 기업</td><td>V900510</td><td></td></tr></tbody></table>

smartphone을 이용한 dna 단편 분리 실시간 추적

Real-time Tracking of DNA Fragment Separation by Smartphone

슬래브 겔 전기 영동 (SGE)은 DNA 단편을 분리하는 가장 일반적인 방법입니다. 따라서 그것은 생물학 및 다른 분야에 광범위하게 적용됩니다. 그러나 전통적인 SGE 프로토콜은 매우 지루하고 실험에 많은 시간이 걸립니다. 또한, SGE 실험에서 화학 물질 소비가 매우 높습니다. 이 연구는 SGE 칩을 기반으로 DNA 조각을 분리하는 간단한 방법을 제안한다. 이 칩은 조각 기계로 만든다. 두 개의 플라스틱 시트가 광 신호의 여기 및 방출 파장에 사용됩니다. DNA 밴드의 형광 신호는 스마트 폰으로 수집됩니다. 이 방법을 확인하기 위해 50, 100 및 1,000 bp DNA 사다리를 분리했습니다. 결과는 5,000 bp보다 작은 DNA 사다리가이 방법을 사용할 때 12 분 이내에 고해상도로 분석 할 수 있음을 보여 주며 전통적인 SGE 방법에 대한 이상적인 대체품임을 나타냅니다.

<html> 그림 4 , 그림 5 및 그림 6 은 50, 100 및 1,000 bp DNA 사다리의 겔 전기 영동 후 일반적인 결과를 나타냅니다. 실험 후, DNA 조각은 잘 분리되었다. 또한 동일한 샘플을 SGE 칩의 4 개 채널에서 분리하여 동일한 크기의 DNA 조각이 각 실험에서 동일한 거리로 이동 함을 보여줍니다. DNA 사다리의 분리 성능은 이동 거리와 DNA 크기의 대수 관계를 분석하여 평가할 수 있습니다. 따라서, SGE는 미지의 DNA 단편의 크기를 계산하는데 적용될 수있다. 그림 3 에서 이동 거리는 DNA 크기가 700bp보다 작 으면 선형 적으로 DNA 크기의 로그와 관련이 있음을 알 수 있습니다. <p class="jove_content"...

전통적인 슬랩 젤 전기 영동 (SGE) 실험은 복잡한 장치와 높은 화학 물질 소비가 필요합니다. 이 연구는 단시간 내에 DNA 단편을 분리하는 저비용 방법을 설명하는 프로토콜을 제시합니다.

Smartphone을 이용한 DNA 단편 분리 실시간 추적

Slab gel electrophoresis (SGE) is the most common method for the separation of DNA fragments; thus, it is broadly applied to the field of biology and ...

본 내용은 SNAP 겔 전기영동에 관한 새로운 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 화학적 개념 실험 시간을 크게 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트폰을 통해 아가로스 겔 내의 분리 과정을 실시간으로 추적할 수 있게 해줍니다. 세 장의 사진은 래더의 50, 100, 1,000 base pairs에 대한 전형적인 겔 전기영동 결과를 나타냅니다.각 DNA 단편이 잘 분리되었습니다. SNAP 젤 전기영동은 DNA 단편 분리를 위한 가장 혁신적인 방법이며, 따라서 생화학 및 생물학적 분석의 핵심적인 교육 도구로 간주됩니다. 이번 시간에는 SNAP 젤 전기영동 실험에 관한 새로운 방법을 소개하겠습니다.이제 시작하겠습니다. 먼저, 0.1 g의 agarose gel을 정량하여 플라스크에 넣고, TPE buffer를 플라스크에 추가합니다. 준비된 용액의 부피는 플라스크 용량의 1/3을 초과하지 않아야 합니다.플라스크를 파라필름으로 밀봉한 후, 아가로스 완충액 혼합물을 전자레인지로 가열했습니다. 폭발 가능성에 대비하여 플라스크를 전자레인지에 넣기 전, 파라필름에 구멍을 몇 개 뚫어줍니다. 준비된 아가로스 용액을 SNAP 겔 전기영동 튜브의 채널에 주입합니다.콤(comb)을 용액 속에 놓습니다. 장착된 용액은 몇 분 후 실온에서 냉각되어 겔 상태가 됩니다. 콤을 꺼내 웰(well)을 만들고 TBE Buffer를 추가합니다.우리는 스마트폰으로 DNA 단편의 운동 상태를 관찰하기 위해 간단한 실시간 추적 DNA 단편 분리 시스템을 구축했습니다. 먼저, 원심분리기를 사용하여 DNA 래더와 SYBR Green One을 혼합합니다. 혼합물을 아가로스 겔의 웰에 로딩합니다.둘째, LED 광원을 켜고 LED 위에 밴드패스 필터를 배치한 다음, 전극을 칩의 두 레인에 넣습니다. 다음으로, 그 위에 다른 밴드패스 필터를 놓습니다. 전원을 켭니다.전력을 180 watt로 설정하십시오. DNA 단편 분리 과정을 기록하기 위해 스마트폰을 켭니다. 예를 들어, 스마트폰을 사용하여 50 base pairs DNA ladder의 분리 과정을 추적합니다.SNAP 겔 전기영동은 DNA 단편 분리에 가장 효과적인 방법입니다. 하지만 실패한 실험 사례들에 따르면, SNAP 겔 전기영동은 전체 길이에 따른 문제들로 인해 제한적이었습니다. 첫째, 분리 과정에 수 시간에서 심지어 수 일이 소요됩니다.둘째, 화학적 인지도가 매우 높습니다. 셋째, 많은 장비가 필요합니다. 넷째, 겔 이미징 시스템은 실험이 끝난 후에만 분리된 DNA 단편을 관찰할 수 있습니다.또한, SNAP 젤 전기영동에 흔히 사용되는 이리듐(Iridium)과 브롬(Bromine)은 돌연변이 유발 및 발암성이 있습니다. 실험 후, 각각의 DNA 단편들이 잘 분리되었습니다. 나아가, 동일한 샘플을 SNAP 젤 전기영동 칩의 4개 채널에서 분리하였으며, 동일한 크기의 DNA 단편들이 각 실험에서 동일한 거리만큼 이동했다는 점을 확인하였습니다.사진을 통해 DNA 단편들이 잘 분리되었음을 확인할 수 있으나, 그림 B에서 흰색으로 보이는 의심스러운 DNA 단편들이 관찰됩니다. 이는 칩의 파라미터와 아가로스 겔의 농도를 최적화함으로써 개선될 수 있습니다. 이 영상을 시청하신 후, SNAP 겔 전기영동에 관한 저희의 새로운 메시지를 확인하시기 바랍니다. 마찬가지로 결과물인 DNA 단편들이 흰색으로 보입니다.이는 SNAP 젤 전기영동 칩의 파라미터와 아가로스 젤의 농도를 최적화함으로써 개선할 수 있습니다. 중요한 점은, 고전압이 필요하며 시약이 될 수 있으므로 도입 과정 동안 매우 주의해야 한다는 것입니다.

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연구

JoVE Journal

Biochemistry

생화학

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여기에 우리가 존재 바이오 입자의 수​​집을위한 최적화하고 효율적인 제거 전략을 설명 한 번에 5 ㎕를 마이크로 볼륨 용해 / STR 증폭을 포함하는 향상된 증폭 프로토콜과 함께, 샘플 'DNA 터치'를,의 회복을 허용하는 짧은 탠덤 반복 (STR) 바이오 입자 기증자 (들)의 프로필.

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신뢰할 수 있고 정확한 현장 배치 가능한 DNA 분석은 많은 산업에서 매우 중요합니다. 본 논문은 현장에서 환경 미생물 분석을 위한 두 가지 방법을 제시합니다: 1) 생물학적 추출 필드 키트를 이용한 환경 샘플에서 미생물 DNA를 분리하는 방법, 2) 현장 qPCR 유닛을 통한 DNA 분석.

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