先前提到的gDNA萃取方法,經常應用於血液、細菌、真菌、糞便、組織等萃取,這些種類的樣本通常較易取得,且在新鮮狀態下,一般而言都能有很好的萃取效果。但假如想要檢測的樣本已年代久遠、被高度汙染、不易保存,或者質地堅硬,甚至已經過化學處理(福馬林),就需要特殊的方法處理後才能將DNA萃取出來,目前應用於刑事或親緣鑑定、生態保育、考古等領域。以下為一些特殊樣本的舉例:
- 骨骼
人體骨骼分為海綿骨(spongy bone)與緻密骨(compact bone)。在緻密骨中,當骨母細胞生長出來時,就會立刻被鈣化,並被包埋在緻密骨組織裡,因此DNA會被保留下來。要獲取其中的DNA可採用脫鈣法,利用EDTA (ethylene- diaminetetraacetic acid)作為螯合劑,結合骨骼無機質中的磷酸鈣,使骨骼的鈣質釋出、緻密骨軟化,再進行組織消化及DNA萃取步驟。
- 遺體(木乃伊)和化石
依據不同的樣本種類,選擇以不同的方式對樣本進行前處理,例如溶解骨骼和牙齒樣品需要以EDTA脫鈣;而對於糞便等樣品,則需要以PTB(Potassium tert-butoxide)前處理。目前最常用的方法仍是透過二氧化矽萃取法,使溶出的DNA被吸附在二氧化矽上。但其中最重要的原則就是要儘可能避免外源性的DNA汙染,因為這些樣本可能含有其他生物的組織,以及在現場採樣、操作人員自身脫落的組織,例如頭髮和皮屑等,如果汙染樣本就可能導致錯誤的分析結果。
- 微物跡證(血漬、體液、唾液、皮屑)
一般而言,採集樣方的方法為最容易影響DNA萃取成敗最主要的原因之一,微物跡證會受到採樣方法、採樣範圍、採樣工具材質 (例如棉棒、採證膠帶) 與樣本轉移方式(如何將跡證樣本轉移至實驗室),而有不同的萃取成功率,通常以二氧化矽(silica)管柱方法萃取,除了骨頭等少數樣本萃取效果不佳外,幾乎可以應用於各種微物跡證樣本的DNA萃取。
- 環境DNA
生物排放的糞便、黏液、尿液與脫落的皮屑中也帶有DNA,收集這些生物體釋放於環境中的組織或代謝物,可經由過濾土壤、底質沉積物、水、糞便、空氣或水後,取得過濾物,以及常見的昆蟲採集法-馬氏網中的昆蟲體組合(bulk)、或動物胃袋中的食糜,都是環境樣本。不管DNA是否仍包覆在細胞內,或是細胞被分解使DNA溶於或吸附在環境樣本中,這些細胞內及細胞外的DNA總和,就稱為環境DNA,此方法不需直接捕捉生物或組織採樣,僅藉由環境介質中殘留的DNA去比對資料庫中的序列,仍可進行辨認或偵測物種組成,此法已廣泛應用於水陸域環境的研究。
- FFPE福馬林固定石蠟包埋樣本(formalin-fixed paraffin-embedded)
共需要經過三個步驟 :樣本脫蠟、乙醇置換、樣本復水。首先要移除包埋材料(石蠟),此步驟稱為「脫蠟」(Deparaffinization)。常用的方法為二甲苯(Xylene)脫蠟;以二甲苯(Xylene)溶液浸潤福馬林固定石蠟包埋樣本,並多次置換二甲苯溶液以充分溶解石蠟,即可取得包埋於石蠟中的樣本。下一步為乙醇置換:使用乙醇(100%體積百分比)浸潤樣本,並視需求增加置換的次數,以盡可能移除二甲苯溶液。最後為樣本復水(Re-hydration):將脫蠟後的組織回溶至水相溶液供後續使用。
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