Nucleic acid, bao gồm DNA và RNA, là những phân tử sinh học quan trọng, nắm giữ thông tin di truyền của mọi sinh vật. Việc nghiên cứu và phân tích nucleic acid đóng vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực như sinh học, y học, nông nghiệp,... Vậy tách chiết nucleic acid là gì? Hãy cũng Văn Minh tìm hiểu trong bài viết này.

 

1. Tách chiết nucleic acid là gì?

Nucleic acid là những phân tử sinh học quan trọng, đóng vai trò lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền. Có hai loại nucleic acid chính là DNA (deoxyribonucleic acid) và RNA (ribonucleic acid). Việc nghiên cứu và phân tích DNA, RNA giúp giải quyết nhiều vấn đề trong sinh học, y học, nông nghiệp,... Tuy nhiên, để thực hiện được điều đó, chúng ta cần phải có được mẫu nucleic acid tinh sạch từ các nguồn sinh học phức tạp như tế bào động vật, thực vật, vi khuẩn,...

Tách chiết nucleic acid là quá trình tách riêng DNA hoặc RNA khỏi các thành phần khác của tế bào như protein, lipid, carbohydrate,... nhằm thu được mẫu nucleic acid có độ tinh sạch cao, đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng nghiên cứu sau đó. Quy trình này thường bao gồm các bước phá vỡ tế bào, loại bỏ các thành phần không mong muốn và thu hồi nucleic acid tinh khiết.

vanminh.com.vn - Tách chiết nucleic acid

Tách chiết nucleic acid

 

2. Vai trò của việc tách chiết nucleic acid

Việc tách chiết nucleic acid đóng vai trò nền tảng, mở ra cánh cửa cho rất nhiều ứng dụng nghiên cứu và chẩn đoán quan trọng. Đầu tiên phải kể đến vai trò giải trình tự gen nhằm xác định trình tự chính xác của các nucleotide trong DNA hoặc RNA, từ đó cung cấp thông tin về chức năng của gen, phát hiện đột biến gen gây bệnh,...Ví dụ: Giải trình tự gen được sử dụng để xác định các đột biến gây ra bệnh ung thư, bệnh di truyền, và các bệnh truyền nhiễm.

Hay việc nhân bản một đoạn DNA hoặc RNA cụ thể lên hàng triệu lần, giúp phát hiện các tác nhân gây bệnh với số lượng nhỏ, chẩn đoán các bệnh di truyền,...Ví dụ: PCR được sử dụng được sử dụng để phát hiện người nhiễm bệnh Covid-19.

Bên cạnh đó còn giúp phát triển phươn pháp Southern blot và Northern blot, nhằm phát hiện một đoạn DNA hoặc RNA đặc hiệu trong mẫu phức tạp, ứng dụng trong nghiên cứu biểu hiện gen, chẩn đoán bệnh,... Ví dụ: Southern blot được sử dụng để phát hiện sự có mặt của một gen cụ thể trong bộ gen, trong khi Northern blot được sử dụng để nghiên cứu sự biểu hiện của một gen cụ thể.

Ngoài ra còn ứng dụng trong phân tích DNA để xác định mối quan hệ huyết thống giữa các cá thể và phát triển thuốc và liệu pháp gen, nghiên cứu cơ chế gây bệnh ở cấp độ phân tử, từ đó phát triển các loại thuốc và liệu pháp điều trị hiệu quả hơn. 

 

3. Các bước tách chiết nucleic acid cơ bản

Để thu được ADN tinh khiết từ một mẫu sinh học, cần thực hiện một quy trình gồm bốn bước chính. Đầu tiên, chúng ta cần giải phóng ADN bằng cách phá vỡ cấu trúc bên ngoài của tế bào, bao gồm màng tế bào và thành tế bào (nếu có). Các phương pháp phổ biến bao gồm sử dụng hóa chất như chất tẩy rửa hoặc enzyme đặc hiệu, phương pháp cơ học như nghiền hoặc xay mẫu, sử dụng nhiệt độ cao hoặc điện phân.

Sau khi phá vỡ tế bào, mẫu thu được sẽ chứa ADN cùng với nhiều thành phần khác như protein, lipid và RNA. Bước thứ hai tập trung vào việc loại bỏ các thành phần không mong muốn này bằng các phương pháp hóa học. Enzyme protease được sử dụng để phân hủy protein, phenol/chloroform được sử dụng để tách chiết protein và lipid khỏi dung dịch chứa ADN, và RNase A được sử dụng để phân hủy RNA. Sau khi xử lý bằng các tác nhân hóa học, mẫu được ly tâm để tách các thành phần dựa trên khối lượng riêng. ADN thường nằm trong phần dịch nổi phía trên, trong khi các kết tủa chứa tạp chất sẽ lắng xuống đáy ống nghiệm.

Bước thứ ba là tách chiết ADN từ dịch nổi bằng cách thêm cồn (thường là ethanol hoặc isopropanol) và muối (natri clorua hoặc amoni clorua) để kết tủa ADN. Cồn làm giảm khả năng hòa tan của ADN, trong khi muối trung hòa điện tích của ADN, giúp các phân tử ADN kết tụ lại với nhau. Tiếp tục ly tâm để thu kết tủa ADN ở đáy ống nghiệm.

Cuối cùng, kết tủa ADN được rửa bằng cồn 50-70% hoặc ethanol 100% để loại bỏ muối và tạp chất còn sót lại. Sau đó, ADN được hòa tan trong nước hoặc dung dịch đệm TE (Tris-EDTA) để bảo quản và sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo. Tóm lại, quy trình tách chiết ADN là một chuỗi các bước được thiết kế để giải phóng ADN từ tế bào, loại bỏ tạp chất và thu được ADN tinh khiết có thể sử dụng cho các ứng dụng nghiên cứu khác nhau.

vanminh.com.vn - Các bước tách chiết nucleic acid cơ bản

Các bước tách chiết nucleic acid cơ bản

 

4. Các kỹ thuật tách chiết nucleic acid

Một số kỹ thuật tách chiết nucleic acid phổ biến:

Tách chiết bằng phenol-chloroform: Đây là phương pháp truyền thống, dựa trên sự khác biệt về khả năng hòa tan của nucleic acid, protein và lipid trong dung môi hữu cơ (phenol-chloroform) và dung dịch đệm. 

  • Ưu điểm: Phương pháp này có ưu điểm về hiệu quả chi phí. 

  • Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều hạn chế như sử dụng hóa chất độc hại, yêu cầu kỹ thuật cao và tiềm ẩn nguy cơ nhiễm chéo.

Tách chiết bằng cột silica: Kỹ thuật này sử dụng cột chiết chứa hạt silica mang điện tích dương, cho phép liên kết chọn lọc với nucleic acid mang điện tích âm. Quá trình gắn kết được hỗ trợ bởi muối chaotropic - loại muối làm mất ổn định liên kết hydro, lực Van Der Walls và tương tác kỵ nước, giúp nucleic acid dễ dàng gắn kết lên màng silica hơn. Ethanol hoặc Isopropanol cũng được sử dụng để tăng cường sự gắn kết. Sau khi nucleic acid được giữ lại trên màng, các tạp chất sẽ được loại bỏ bằng dung dịch rửa. Cuối cùng, nucleic acid tinh sạch được thu nhận bằng dung dịch rửa giải.

  • Ưu điểm: Phương pháp này cho hiệu suất thu hồi và độ tinh sạch DNA cao, quy trình đơn giản và thời gian thực hiện nhanh chóng. 

  • Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp này cần sử dụng máy ly tâm, đòi hỏi kỹ thuật cao từ người thao tác, đồng thời bị giới hạn về lượng DNA thu được.

Tách chiết bằng hạt từ tính: Đây là kỹ thuật tương đối mới, sử dụng các hạt từ tính được bao phủ bởi silica để liên kết với nucleic acid. Sau đó, các hạt từ tính được thu thập bằng nam châm, cho phép loại bỏ dễ dàng các thành phần không mong muốn. 

  • Ưu điểm: Phương pháp này có nhiều ưu điểm vượt trội như tốc độ nhanh, hiệu quả, khả năng tự động hóa cao, ít khả năng lây nhiễm chéo, quy trình đơn giản và không đòi hỏi kỹ thuật cao.

  • Nhược điểm: Nhược điểm chính là chi phí cao hơn so với phương pháp cột silica do cần hệ thống tách chiết tự động.

Bộ kit tách chiết nucleic acid: Hiện nay, có rất nhiều bộ kit tách chiết nucleic acid thương mại được phát triển cho các loại mẫu và ứng dụng cụ thể. 

  • Ưu điểm: Tiện lợi, quy trình được tối ưu hóa, cho kết quả nhanh chóng và hiệu quả. 

  • Nhược điểm: Chi phí có thể là một rào cản khi sử dụng bộ kit.

 

Tách chiết nucleic acid là một quy trình quan trọng và không thể thiếu trong nghiên cứu sinh học hiện đại. Từ việc giải mã bí ẩn của bộ gen, chẩn đoán bệnh di truyền, đến phát triển các liệu pháp điều trị mới, kỹ thuật này đã và đang góp phần thay đổi ngành y học và khoa học đời sống. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các phương pháp tách chiết nucleic acid ngày càng được cải tiến, mang đến hiệu quả cao hơn, quy trình đơn giản hơn. Hy vọng những thông tin mà Văn Minh vừa chia sẻ sẽ có ích với bạn.

 

CÔNG TY TNHH VĂN MINH

Trụ sở chính: Số 55 Phùng Hưng – Hoàn Kiếm - Hà Nội

Liên hệ: (+84) 243 9271027 - 9271028 – 9272364

Fax: 043. 8284434

Email: sales-hn@vanminh.com.vn

Website: https://vanminh.com.vn/ 

Văn Minh chân thành cảm ơn và rất hân hạnh được phục vụ Quý Khách.

 

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: