專利名稱：核酸提取裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種核酸提取裝置，并且更具體地涉及一種將水凝膠柱用作支撐構件 的核酸提取裝置。
背景技術：
最近，由于已基于人類基因組研究的結果在基因水平上對疾病的原因進行了解 釋，對于以治療和預防疾病為目的而對生物樣本的改造和生物化學分析的需求增加。此外， 不僅用于診斷疾病，還在如新藥發現和研發、病毒或細菌感染的預試和法醫學等的各種領 域中都需要用于從生物樣本或包含細胞的樣本中提取并分析核酸的技術。當提取核酸時，低純度的核酸抑制或干擾例如DNA印跡的雜交反應和例如酶反應 的化學反應，并且核酸污染材料會溶解待測核酸并在核酸量測量中引起錯誤。這樣的污染 材料包括例如脂肪的低分子材料、酶抑制劑、例如蛋白質的酶、多糖和多核苷酸。為了保持高純度核酸以用于分子生物學，已研發出各種方法來解決上述問題。用于從細胞中提取核酸的方法包括這樣的方法，即在所述方法中，通過用十二烷 基硫酸鈉(SDQ或蛋白酶K處理來溶解含有該細胞的樣本，然后用酚(penyol)將蛋白質變 性并除去以提純核酸。然而，酚提取方法因為其包括很多步驟而需要很長時間，并且核酸提 取效率極大地依賴于工作人員的技術。因此，最近，使用柱的試劑盒已經成為用于降低上述問題的核酸提取的基本工 具。此工具使用一種采用與核酸獨特地結合的二氧化硅或玻璃纖維的方法，并且所述方 法通過將細胞用促溶劑處理將其溶解并通過利用水分子和核酸分子之間的結構互動機制 (structural interactive mechanism)來從細胞的蛋白質和其他材料中提純核酸。玻璃纖維或二氧化硅薄膜與細胞代謝物的結合比率低，因此可獲得相對高地濃縮 的核酸。盡管此方法與酚提取方法相比更簡單，但是此方法在操作的復雜性和耗時方面有 缺點，因為需要完全去除強烈阻斷例如PCR的酶反應的促溶劑或乙醇。最近，在國際公開文本No. WO 00/21973中已公開用于通過使用濾器來直接提純 核酸的方法。在此方法中，通過將樣本通過濾器而將細胞附著在濾器上，將所附著的細胞溶 解并過濾通過所述濾器，然后將附著于所述濾器上的核酸洗滌并洗脫。但是，為了在將細胞 附著于所述濾器之后洗脫核酸，應根據細胞類型選擇濾器。在背景技術部分公開的上述信息僅是為了增進對本發明背景的理解，因此其可包 含不構成已為這個國家本領域技術人員已知的現有技術的信息。
發明內容
技術問題為解決上述問題，在努力提供可更加穩定并且容易地提取核酸的提取裝置的過程 中完成了本發明。技術方案
本發明的一個示例性實施方案的核酸提取裝置可包括一個在其一端具有一個開 放式出口的管形管、和一個位于所述管內的并且過濾雜質使其不包含于提取目標材料中的 水凝膠支持構件。所述核酸提取裝置還可包括一個外殼，所述管插入其中并與所述出口相連，并且 其一邊形成為封閉的管形。所述水凝膠支持構件可由瓊脂糖凝膠形成，并且所述瓊脂糖凝 膠可包含至2%的瓊脂糖。另外，所述瓊脂糖凝膠可包含0. 5%至5%的瓊脂糖。可在所述水凝膠支持構件的上表面形成在所述管的長度方向延伸的注射槽，并且 所述注射槽可形成于所述水凝膠支持構件的中央部分中。此外，可在所述管的外周形成多 個與所述水凝膠支持構件接觸的減壓孔。所述水凝膠支持構件可附著在所述管的內表面， 并且所形成的水凝膠支持構件可以為旋轉體(rotating body)形。所述核酸提取裝置從細胞中提取核酸，并且所述細胞可以是一種可以選自如下的 生物樣品動物樣品、植物樣品或微生物樣品，或者可以是人源細胞，所述人源細胞包括血 液、血清、血漿、骨髓、尿、糞便、唾液、細胞吸出物、組織和組織來源的材料。所述核酸提取裝置可在離心分離器中提供，并且所述核酸可為DNA。此外，所述核 酸提取裝置可應用于DNA芯片試驗中的核酸提取，并且可應用于即時試驗(point-of-care test)中的核酸提取。有益效果根據本發明的示例性實施方案，可通過使用水凝膠支持構件作為濾器容易地提取 不含雜質的核酸。此外，可通過使用瓊脂糖凝膠作為所述水凝膠支持構件來獲取純的核酸。通過在所述水凝膠支持構件上形成注射槽能提高核酸回收效率。此外，通過在管上形成減壓孔來減少對核酸的破壞時可更加容易地提取核酸。
圖1是本發明的第一個示例性實施方案的核酸提取裝置的剖面圖。圖2是通過使用本發明的核酸提取裝置分離到的MC3T3成骨細胞的基因組DNA的 電泳照片。圖3是用于檢查MC3T3成骨細胞基因組DNA的純度的聚合酶鏈式反應結果的照 片，所述基因組DNA是通過使用本發明的核酸提取裝置分離到的。圖4是對HPV細胞的核酸進行PCR之后的電泳結果的照片，所述HPV細胞的核酸 是通過使用本發明的第一個示例性實施方案的核酸提取裝置提取到的。圖5是對HPV細胞的核酸進行的核酸芯片試驗結果的照片，所述HPV細胞的核酸 是通過使用本發明的第一個示例性實施方案的核酸提取裝置提取到的。圖6是本發明的第二個示例性實施方案的核酸提取裝置的剖面圖。圖7是本發明的第三個示例性實施方案的核酸提取裝置的剖面圖。<附圖中指示基本元件的附圖標記的說明>12:外殼13 蓋14 管15 減壓孔16 水凝膠支持構件 18 注射槽
24 出口
具體實施例方式在下文中參考附圖更充分地說明本發明，在所述附圖中示出了本發明的示例性實 施方案。如本領域技術人員所應認識到的，可用多種不同方式改造所描述的實施方案，全部 不背離本發明的精神或范圍。所述附圖和說明應被理解為本質上是例證性的而非限制性 的。在本說明書通篇中同樣的附圖標記指示同樣的元件。圖1是本發明的第一個示例性實施方案的核酸提取裝置的剖面圖。參看圖1，本發明的一個示例性實施方案的核酸提取裝置包括一個形成所述核酸 提取裝置的外部形狀的外殼12、一個插入外殼12內的管14、一個安裝于管14內的水凝膠 支持構件16和一個封蓋管14的蓋13。外殼12由內部有空間的圓柱形管構成，并且其下部封口。此外，外殼12的內徑向 其底部逐漸減小，使得所提取到的核酸或酸可被收集到底部。管14被插入所述外殼內部，并在其中形成用于容納細胞提取物的空間。向底部開 口的出口 M在管14的下部形成，使得核酸可從此穿過移至外殼。出口 M的內徑比它的其 他部分小以僅使核酸通過而不讓蛋白質等通過。水凝膠支持構件16位于管14內，并且其形狀與管14的內部形狀相符。此處所述 形狀大致為柱形，為旋轉體。本發明的示例性實施方案中的水凝膠支持構件16由可容易地形成并對人體無害 的瓊脂糖凝膠形成。但是，本發明的示例性實施方案并不局限于此，可應用各種水凝膠。所述水凝膠支持構件16含濃度為1.0%至2.0%的瓊脂糖，其體積可為300μ 1至 600 μ 1。在應用離心分離方法時，當所述水凝膠柱16中的瓊脂糖的濃度低于1. 0%時，在 離心分離過程中水凝膠柱16很容易被破壞；并且當瓊脂糖的濃度高于2. 0%時，縫隙變得 過小而不能充分地提取核酸。當使用壓力法或電學法時，水凝膠柱16可包含0. 5%至5. 0%的瓊脂糖。當使用 壓力提取核酸時，水凝膠柱16中含有的瓊脂糖需要少于5. 0%以防止水凝膠柱16被輕易地 破壞。當含有的瓊脂糖多于5. 0%時，孔的尺寸縮小使得核酸不能穿過水凝膠柱16。此外，當使用電學方法時，孔的尺寸相對較大時有利，并且因此需要包含0. 5%或 更高的瓊脂糖。當水凝膠柱16含有少于0.5%的瓊脂糖時，孔的尺寸變得過大，并且由于壓 力導致水凝膠柱16可被破壞或異質材料(foreign material)可通過所述瓊脂糖凝膠柱被 分離。所述水凝膠是可含水分的聚合物材料，并且具有三維網絡結構，分子在其中通過 化學和物理結合作用相互連接。此外，所述水凝膠通過親水官能團、毛細管作用和滲透壓力 含水分。因此，所述水凝膠具有較高的空氣通透性和滲透吸收性，并且適用于血液、體液和 身體組織。水凝膠支持構件16具有親水性并且有三維網絡結構，并且因此在離心分離過程 中起到核酸濾器的作用。也就是說，因為包含在細胞提取物中的核酸尺寸較小并且具有親 水性，它可以穿過在水凝膠支持構件16中形成的孔并被通過出口 M排出。然而，相對較大并且非水相的液體雜質如蛋白質不能穿過水凝膠支持構件16，使得它停留在管14中。現在將進一步詳細描述通過使用本發明的示例性實施方案的核酸提取裝置提取 核酸的方法。首先，獲取細胞提取物。這里，所述細胞提取物是指包括通過破壞所述細胞獲取的 細胞組分的混合物。所述細胞可由動物、植物或微生物的生物樣品形成。此外，所述細胞可以是人源細 胞，所述人源細胞包括血液、血清、血漿、骨髓、尿、糞便、唾液、細胞吸出物、組織和組織來源 的材料。所述細胞提取物可通過向裝有細胞的容器中加入溶解緩沖液制備，并且所述溶解 緩沖液可由各種市售的材料形成。此外，除了所述溶解緩沖液外，還可包含作為蛋白水解酶 的蛋白酶K或作為核糖DNA酶(ribo DNAase)的核糖核酸酶。接著，在管14中形成水凝膠支持構件16。在這種情況下，水凝膠支持構件16由含 有2%瓊脂糖的瓊脂糖凝膠形成。但是，瓊脂糖的濃度可根據樣品的粘度和濃度來進行各種 改變。在將瓊脂糖加入至蒸餾水中之后，通過加熱所得混合物溶解瓊脂糖。然后，將所得 瓊脂糖水溶液加入管14，之后將管14置于室溫下來形成柱形水凝膠支持構件16。將細胞提取物裝入其中形成有所述水凝膠支持構件16的管14中，然后進行離 心分離過程。在這種情況下，所述離心分離過程在微型離心分離器(micro-centrifugal separator)中以2000rpm進行3次，每次耗時5分鐘。在離心分離過程中，DNA穿過水凝膠支持構件16并且通過出口 M被排出至外殼 12，而不能穿過水凝膠的異質材料如蛋白質會留下來。在本發明的示例性實施方案中，通過使用離心分離器來提取核酸，但是本發明不 局限于此。因此，可通過使用壓力或電學方法提取核酸，并且在這種情況下，水凝膠支持構 件16被用作濾器。所提取的核酸可用于基因組試驗或DNA芯片試驗。也就是說，本發明的示例性實 施方案的核酸提取裝置可應用于基因組試驗或DNA芯片試驗中的核酸提取。此外，本發明的示例性實施方案的核酸提取裝置可應用于即時試驗(通常被稱作 POC試驗)中的核酸提取。POC試驗是可以為在臨床環境、醫院環境或在患者家中診斷患者 的疾病而進行的試驗。本發明的示例性實施方案的核酸提取裝置因其可用簡單的結構提取 核酸而可便捷地使用，因此由所述便攜式提取裝置提取的核酸可容易地應用于POC試驗。圖2顯示了通過使用外殼12收集的DNA的電泳結果。圖2是MC3T3成骨細胞基因組DNA的電泳照片，所述基因組DNA是通過使用本發 明的核酸提取裝置分離到的。在圖2中，條帶M是標準DNA分子量標準，條帶1和條帶2是 MC3T3成骨細胞的基因組DNA的電泳結果，所述基因組DNA是通過使用本發明的方法獲得 的。圖3是用于檢查MC3T3成骨細胞的基因組DNA的純度的聚合酶鏈式反應結果的照 片，所述基因組DNA是通過使用本發明的核酸提取裝置分離到的。在圖3中，條帶M是標準DNA分子量標準，條帶1是擴增MC3T3成骨細胞的基因組 DNA中的甘油醛-3-磷酸脫氫酶(G3PHD)后的電泳結果，所述基因組DNA是通過使用本發明的方法獲得的。條帶2和3是擴增MC3T3成骨細胞的基因組DNA中的甘油醛_3_磷酸脫氫 酶(G3PHD)后的電泳結果，所述基因組DNA是通過使用市售基因組提取裝置獲得的。在本發明的示例性實施方案中，DNA被用作所述核酸，但是本發明并不局限于此。 也就是說，本發明的示例性實施方案可應用于各種核酸分離，例如RNA。進行用于通過使用瓊脂糖凝膠支持構件來檢測臨床樣本的DNA提取可能性和適 當凝膠濃度水平的實驗。為了排除PCR反應抑制劑的影響，從使用DNA的眾多試驗中選出包括雜交過程的試驗。選出要對其進行人乳頭狀瘤病毒(HPV)DNA芯片試驗的宮頸拭子樣本之一，并且 通過使用具有瓊脂糖凝膠支持構件的核酸提取裝置對選出的樣本進行DNA提取，并對所 獲的DNA提取物進行HPV DNA芯片試驗。為評價敏感性，在常規PCR試驗后進行電泳閱讀 (electrophoresis reading)。所述樣本為 HPV-58，將 20 μ 1 的蛋白酶 Κ、400 μ 1 的用于 HPV檢測的樣本和200μ 1的溶解緩沖液加入到其中有瓊脂糖凝膠支持構件的管中，然后 在2000RPM/200RCF下離心分離3次，每次5分鐘。作為所述瓊脂糖支持構件，使用體積為 0. 3ml的支持構件和體積為0. 6ml的支持構件。當用電泳讀取常規PCR的電泳結果時，僅在2%瓊脂糖凝膠濃度下可讀取0. 3ml和 0. 6ml的柱的結果。同時，在即使DNA拷貝數低也能獲得結果的DNA芯片試驗中，在0. 3ml 的支持構件中，在瓊脂糖凝膠濃度為1%、1. 5%和2%時可以獲得準確的HPV型結果，而在 0. 6ml的支持構件中，在瓊脂糖凝膠濃度為2%時可得到準確的HPV型結果。根據本發明的實驗的結果，當使用2%的瓊脂糖凝膠時，在0. 3ml和0. 6ml的支持 構件上均可進行用于獲取HPV型信息的常規PCR試驗和DNA芯片試驗。下表1顯示每個條帶的實驗條件。
權利要求
1.一種核酸提取裝置，包括一個在其一端具有一個開放式出口的管形管；和一個位于所述管內的并且過濾雜質使其不包含于提取目標材料的水凝膠支持構件。
2.權利要求1的核酸提取裝置，還包括一個外殼，所述管插入其中并與所述出口相連， 并且其一邊形成為封閉的管形。
3.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述水凝膠支持構件由瓊脂糖凝膠形成。
4.權利要求3的核酸提取裝置，其中所述瓊脂糖凝膠包含至2%的瓊脂糖。
5.權利要求3的核酸提取裝置，其中所述瓊脂糖凝膠包含0.5%至5%的瓊脂糖。
6.權利要求1的核酸提取裝置，其中在所述水凝膠支持構件的上表面形成一個在所述 管的長度方向延伸的注射槽。
7.權利要求6的核酸提取裝置，其中所述注射槽形成于所述水凝膠支持構件的中央部 分中。
8.權利要求1的核酸提取裝置，其中在所述管的外周形成多個與所述水凝膠支持構件 接觸的減壓孔。
9.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述水凝膠支持構件附著在所述管的內表面。
10.權利要求1的核酸提取裝置，其中所形成的水凝膠支持構件為旋轉體形。
11.權利要求1至10任一項的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置應用于離心分離器。
12.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置從細胞中提取核酸，并且所述 細胞是生物樣本。
13.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置從細胞中提取核酸，并且所述 細胞由選自以下的一種形成動物樣品、植物樣品和微生物樣品。
14.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置從細胞中提取核酸，并且所述 細胞是人源細胞，所述人源細胞包括血液、血清、血漿、骨髓、尿、糞便、唾液、細胞吸出物、組 織和組織來源的材料。
15.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸是DNA。
16.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置應用于DNA芯片試驗中的核酸 提取。
17.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置應用于基因組試驗中的核酸 提取。
18.權利要求1的核酸提取裝置，其中所述核酸提取裝置應用于即時試驗中的核酸提取。
全文摘要
本發明涉及一種核酸提取裝置，并且所述核酸提取裝置可包括一個在其一端具有開放式出口的管形管，和一個位于所述管內的并且過濾雜質不含提取目標材料中的水凝膠支持構件。
文檔編號C12N15/10GK102137719SQ200980134053
公開日2011年7月27日 申請日期2009年6月22日 優先權日2008年6月27日
發明者J-M·康, 權浩澤, 林根培, 鄭鎮花 申請人:浦項工科大學校產學協力團