尿液DNA提取不仅为疾病诊断提供便捷的生物标志物获取途径,更推动了临床检测向无创化、常态化方向发展。本文将从尿液DNA提取的核心价值、提取难点及提取方法等角度展开,为实验人员提供科学参考。
一、尿液DNA提取的核心价值
尿液DNA提取的核心价值集中体现在无创性、便捷性及广泛的临床适用性上,是连接基础研究与临床诊断的关键纽带。
尿液中含泌尿系统脱落细胞DNA、循环游离DNA(cfDNA)及病原体DNA等生物标志物,可应用于肿瘤、感染性疾病、遗传性疾病等诊疗场景,例如尿液cfDNA检测能实现膀胱癌等早期筛查与复发预警,病原体DNA提取可辅助尿路感染快速诊断、支撑精准用药。此外,尿液DNA提取技术的发展也推动了分子诊断普及,高质量样本能满足PCR扩增、基因测序等实验需求,为精准医疗提供坚实分子依据。
二、尿液DNA提取的核心难点
尿液DNA提取的质量直接影响后续检测准确性。其难点主要集中在DNA浓度、抑制物干扰、DNA稳定性及样本污染风险四个方面。
首先是DNA浓度极低且来源复杂。尿液中DNA浓度仅为血液的1/10-1/100,且包含细胞内DNA、循环游离DNA、病原体DNA等多种类型,不同来源DNA的丰度、片段长度差异显著,对提取技术的富集效率和通用性提出了极高要求。
二是抑制物种类多且含量高。尿液中含有尿素、肌酐、盐离子、蛋白质降解产物等大量抑制物,这些物质会直接干扰PCR扩增、基因测序等后续分子实验进行,导致检测结果不准确,因此有效去除抑制物是提取过程的关键难题。
三是DNA稳定性差易降解。尿液pH值波动范围较大,且可能存在内源性DNA酶,若样本采集后未及时处理或保存不当,会导致DNA断裂与降解,进一步增加提取难度。
最后,样本污染风险也应有所考量。尿液样本在采集及前处理过程中,若操作不规范,会引入皮肤微生物、环境杂质等外源污染物,进而干扰目标DNA检测,影响结果可靠性。
三、主流提取方法比较及试剂盒推荐
目前尿液DNA提取主流方法包括酚-氯仿法、盐析法、柱式离心法、磁珠法,不同方法在原理、性能及适用场景上差异显著,适配的试剂盒也各有侧重。
酚-氯仿法基于酚-氯仿对蛋白质的变性作用来分离DNA,其核心优势是成本低、适用范围广,对长片段DNA提取效果较好。但该方法操作繁琐、耗时久,需使用有毒试剂,提取纯度受操作手法影响大,难以满足高通量需求。目前该方法商业化专用试剂盒较少,多为实验室自行配制试剂。
盐析法利用高浓度的盐溶液改变溶液中溶质的溶解度,并通过有机溶剂沉淀,从而实现DNA与杂质的物理分离,是一种操作简单、无毒性且成本低廉的提取方法。该方法无需复杂仪器,适合基层实验室或资源有限的场景,但提取效率与DNA纯度偏低,易残留盐离子等抑制物,不适用于高精度检测需求。
柱式离心法是实验室常用的尿液DNA提取方式,通过离心柱中特定功能介质在适宜环境下特异性吸附DNA,经洗涤除杂、洗脱后获得纯净产物。该方法操作流程标准化、简便快捷,提取纯度高、抑制物残留少,对操作人员技术要求低,有很高的稳定性与可重复性。科研人员采用该方法提取尿液DNA时,大多选择Qiagen与BIOG,二者均采用进口化学修饰离子膜,相较于传统国产膜,该类膜材质更薄,对DNA的特异性吸附能力更强,能有效提升DNA提取得率。其中,BIOG 尿液DNA提取试剂盒采用的DNA富集技术,可高效聚集尿液中的游离DNA,使之更容易被纯化膜吸附,进而提升提取效率;同时,其价格相较于Qiagen更具优势,在保证提取质量的前提下能显著降低实验成本。
磁珠法通过表面修饰磁珠特异性结合DNA,经磁场分离、洗涤洗脱完成提取。相较于柱式离心法,磁珠法更易实现自动化高通量检测,且对低浓度尿液游离DNA的富集效果更优,但成本较高,磁珠质量、缓冲液pH值及离子强度等实验条件对DNA提取效果影响显著。目前市面上针对尿液DNA提取的专用磁珠法试剂盒较少,研究人员大多选用Thermo Fisher、Roche 等主流品牌的通用型试剂盒进行实验。
综上,尿液DNA提取凭借无创、便捷的核心优势,在疾病诊断与科研领域具有不可替代的价值。当前市场上虽有ThermoFisher、Roche 等主流品牌的DNA提取相关试剂盒,但多为通用型产品,未针对尿液低DNA 浓度、高抑制物的特性进行专项优化,难以精准适配尿液样本的提取需求。而BIOG专门针对尿液 DNA 提取场景研发了专用试剂盒,针对性解决了尿液 DNA 含量低、难以富集的核心痛点,显著提升DNA提取纯度与实验效率,为实验人员提供了更适配、更经济的优质选择。实验人员可结合自身样本量、预算及检测精度需求,合理选择提取方法与试剂盒,以实现高质量的尿液DNA提取。