Śledzenie separacji fragmentów DNA w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona
1 czerwca 2017
Tradycyjne eksperymenty z elektroforezą żelową (SGE) wymagają skomplikowanej aparatury i dużego zużycia chemikaliów. W niniejszej pracy przedstawiono protokół, który opisuje tanią metodę separacji fragmentów DNA w krótkim czasie.
Fragment ten wprowadza nowy system dotyczący elektroforezy żelowej SNAP. System ten może nie tylko znacznie skrócić czas eksperymentu chemicznego poczęcia, ale także może realizować śledzenie w czasie rzeczywistym podczas separacji w żelu agarozowym za pomocą smartfona. Te trzy obrazy reprezentują typowy wynik po elektroforezie żelowej 50, 100 i 1000 par zasad w drabince.
Każdy fragment DNA był dobrze oddzielony. Elektroforeza żelowa SNAP jest najbardziej pomysłowym sposobem separacji fragmentów DNA, a zatem jest uważana za nauczyciela naczyń w analizie biochemicznej i biologicznej. Tym razem pokażę Wam nową metodę eksperymentu z elektroforezą żelową SNAP.
Dobra, zacznijmy. Najpierw odważamy 0,1 grama żelu agarozowego i wkładamy go do kolby, buforu TPE do kolby. Objętość przygotowanego roztworu nie powinna przekraczać jednej trzeciej pojemności kolby.
Kolbę zamknąć oparami konserwantu, a następnie mieszaninę buforową agarozy podgrzać w kuchence mikrofalowej. Przed włożeniem kolby do kuchenki mikrofalowej robimy kilka otworów w oparach konserwantu na wypadek wybuchu. Przytrzymaj zamontowany roztwór agarozy w kanałach w probówce do elektroforezy żelowej SNAP.
Połóż grzebień w roztworze. Zamontowany roztwór ostygnie i stanie się żelowy w temperaturze pokojowej kilka minut później. Wyjmij z grzebienia, aby utworzyć dołki i dodaj do nich bufor TBE.
Zbudowaliśmy prosty system separacji fragmentów DNA śledzący w czasie rzeczywistym, aby obserwować stan ruchu fragmentów DNA za pomocą smartfona. Najpierw wymieszaj drabinkę DNA z SYBR Green One za pomocą wirówki. Załaduj mieszaninę do studzienki w żelu agarozowym.
Po drugie, włącz źródło światła LED i umieść filtr pasmowo-przepustowy nad diodą LED, a następnie umieść elektrodę w dwóch pasach chipa. Następnie umieść nad nim inny filtr pasmowo-przepustowy. Poczekaj na źródło zasilania.
Ustaw moc elektryczną na 180 watów. Włącz smartfon, aby nagrać proces separacji fragmentów DNA. Na przykład używamy smartfona do śledzenia separacji drabiny DNA 50 par zasad.
Elektroforeza żelowa SNAP jest najskuteczniejszym sposobem separacji fragmentów DNA. Jednak zaniechane eksperymenty wskazują, że elektroforeza żelowa SNAP była ograniczona na całej długości w przypadku problemów. Po pierwsze: separacje trwają wiele godzin, a nawet dni.
Po drugie: percepcja chemiczna jest bardzo wysoka. Po trzecie: ponieważ wymaga to dużej ilości aparatury. Po czwarte: system obrazowania żelu może obserwować oddzielone fragmenty DNA dopiero po zakończeniu eksperymentu.
Ponadto iryd i brom, które są powszechnie stosowane w elektroforezie żelowej SNAP, są mutagenne i rakotwórcze. Po eksperymencie każdy fragment DNA został dobrze oddzielony. Co więcej, rozdzieliliśmy te same próbki w czterech kanałach chipa do elektroforezy żelowej SNAP, a problem z tym, że fragmenty DNA były tej samej wielkości, przesuwał się na tę samą odległość w każdym eksperymencie.
Na zdjęciu fragmenty DNA zostały dobrze oddzielone, chociaż pojawiły się wątpliwości, czy fragmenty DNA wyglądają na białe na rysunku B.It można poprawić, optymalizując parametry chipa i stężenie żelu agarozowego. Po obejrzeniu tego filmu musisz zobaczyć naszą nową wiadomość o elektroforezie żelowej SNAP. Również powstałe fragmenty DNA wyglądają na białe.
Można to poprawić, optymalizując parametry chipa do elektroforezy żelowej SNAP oraz stężenie żelu agarozowego. Ważne jest to, że należy być bardzo ostrożnym podczas poboru najważniejszego, ponieważ wymaga wysokiego napięcia i może stać się odczynnikiem.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten artykuł przedstawia elektroforezę żelową SNAP, nową metodę separacji fragmentów DNA, która znacznie zmniejsza zużycie chemikaliów i czas trwania eksperymentu. System umożliwia śledzenie separacji DNA w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona.
Kluczowe Elementy Badania
Dziedzina Nauki
- Biochemiczne
- Analiza Biologiczna
- Techniki Elektroforezy
Tło
- Tradycyjna elektroforeza żelowa w płytkach (SGE) jest skomplikowana i wymaga dużych nakładów zasobów.
- Elektroforeza żelowa SNAP oferuje uproszczoną i bardziej opłacalną alternatywę.
- Możliwość śledzenia w czasie rzeczywistym zwiększa efektywność procesu analizy.
- Metoda jest stosowalna dla różnych rozmiarów fragmentów DNA.
Cel Badania
- Przedstawienie taniej i wydajnej metody separacji DNA.
- Wykażanie zalet śledzenia w czasie rzeczywistym w elektroforezie.
- Umożliwienie naukowcom zajmującym się analizą biochemiczną przyjaznego dla użytkownika podejścia.
Wykorzystane Metody
- Protokół elektroforezy żelowej SNAP.
- Wykorzystanie żelu agarozowego do separacji fragmentów DNA.
- Aplikacja na smartfona do monitorowania w czasie rzeczywistym.
- Wizualna reprezentacja wyników separacji DNA.
Główne Wyniki
- Udana separacja fragmentów DNA o różnych rozmiarach (50, 100, 1000 par zasad).
- Wykazano efektywność w redukcji zużycia chemikaliów.
- Śledzenie w czasie rzeczywistym zapewniło wyraźną wizualizację separacji.
- Elektroforeza żelowa SNAP okazała się innowacyjnym narzędziem w dziedzinie.
Wnioski
- Elektroforeza żelowa SNAP jest wykonalną alternatywą dla tradycyjnych metod.
- Metoda zwiększa efektywność i redukuje koszty analizy DNA.
- Możliwość śledzenia w czasie rzeczywistym poprawia wyniki eksperymentów.
Często Zadawane Pytania
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.
