Nukleinsäureverunreinigungen sind seit langem ein erhebliches Hindernis für die Weiterentwicklung molekularer Diagnosetechnologien. Mit der Entwicklung empfindlicherer Diagnosemethoden ist die Nachfrage nach Enzymen und Proteinen mit höherer Reinheit gestiegen. Eine der wichtigsten Herausforderungen bei der Proteinproduktion besteht darin, Nukleinsäureverunreinigungen wirksam zu entfernen. Das Vorhandensein von Nukleinsäuren kann die Funktion und Aktivität von Proteinen beeinträchtigen und möglicherweise zu Problemen wie unspezifischer Bindung, Hemmung der Enzymaktivität oder erhöhten Hintergrundsignalen führen, die letztendlich die Genauigkeit der Diagnoseergebnisse beeinträchtigen.
Aus diesem Grund ist die Entwicklung effizienter Prozesse zur Entfernung von Nukleinsäure während der Proteinproduktion von entscheidender Bedeutung.
Nach Jahren technologischer Forschung hat
Umfassende Strategien zur Vermeidung von DNA-Kontamination bei der Proteinproduktion
DNA-Kontamination ist eine weitverbreitete Herausforderung bei der Herstellung biologischer Produkte und beeinträchtigt deren Reinheit, Qualität und die Genauigkeit experimenteller Ergebnisse erheblich. Das Vorhandensein von DNA in Proteinpräparaten kann zu ungenauen experimentellen Schlussfolgerungen führen, Daten verfälschen und potenziell die Wahrscheinlichkeit falscher positiver Ergebnisse erhöhen. Für Forscher und Hersteller, die an der Proteinproduktion beteiligt sind, ist die Umsetzung effektiver Strategien zur Vermeidung und Eindämmung von DNA-Kontaminationen unerlässlich. Dieser Artikel untersucht, wie DNA-Kontaminationen, insbesondere durch die Luft, vermieden werden können, und beschreibt Methoden zur effektiven Entfernung von DNA aus Proteinproben.
ICH. Verhinderung einer DNA-Kontamination über die Luft
DNA-Kontamination durch die Luft bleibt ein kritisches Problem bei der Proteinproduktion, insbesondere in Umgebungen, in denen die Kontrolle von Mikroben und Partikeln unerlässlich ist. Um das Risiko einer DNA-Kontamination durch die Luft zu minimieren, sollten die folgenden Strategien angewendet werden:
| 1. Schaffen Sie eine Reinraumumgebung Die Proteinproduktion in einem Reinraum bietet die notwendige kontrollierte Umgebung, um luftgetragene Partikel und Mikroben, die eine DNA-Kontamination verursachen können, zu minimieren. Reinräume müssen bestimmte Sauberkeitsstandards erfüllen, um eine kontaminationsfreie Atmosphäre zu gewährleisten. | 2. Implementieren Sie HEPA-Filtersysteme Luftreinigungssysteme mit HEPA-Filtern sind unerlässlich, um luftgetragene Partikel wie Staub, mikrobielle Schadstoffe und DNA-Fragmente einzufangen. Diese Filter sorgen dafür, dass die Luft in der gesamten Produktionsanlage sauber bleibt. |
| 3. Sorgen Sie für eine Umgebung mit positivem Druck Umgebungen mit Überdruck verhindern das Eindringen kontaminierter Luft von außerhalb des kontrollierten Raums. Durch die Aufrechterhaltung eines höheren Luftdrucks im Produktionsbereich im Vergleich zu Außenumgebungen wird sichergestellt, dass bei Leckagen Luft entweicht und nicht eindringt. | 4. Routinemäßige Reinigungs- und Desinfektionsprotokolle Regelmäßiges Reinigen des Produktionsbereichs mit geeigneten Desinfektionsmitteln – wie Nukleasen oder chlorbasierten Reinigern – kann in der Luft befindliche DNA abbauen und so das Kontaminationsrisiko verringern. Dies ist besonders wichtig in Bereichen mit häufigem Kontakt und auf Oberflächen in der Nähe von Proteinproduktionsanlagen. |
| 5. Begrenzen Sie die Personalbewegung Durch die Minimierung der Bewegungen des Personals in Reinraumumgebungen wird das Risiko einer Einführung von Verunreinigungen durch menschliche Interaktion verringert. Beauftragtes Personal muss strenge Protokolle bezüglich Ein- und Austritt befolgen, um die Exposition zu kontrollieren. | 6. Überwachung der Luftqualität Die Überwachung der Luftqualität im Reinraum, einschließlich der Keimzahl und der Partikelwerte, ist unerlässlich, um die kontinuierliche Einhaltung der Produktionsstandards sicherzustellen. Luftprobenehmer und Partikelzähler können eingesetzt werden, um die Sauberkeit der Umgebung zu beurteilen. |
| 7. Verwenden Sie Einwegmaterialien Durch die Verwendung von Einweg-Verbrauchsmaterialien für die Proteinproduktion wird das Risiko einer Kreuzkontamination, die bei wiederverwendbaren Geräten häufig auftritt, erheblich verringert. | 8. Geschlossene Produktionsprozesse Geschlossene Systeme wie Bioreaktoren oder versiegelte Kammern minimieren den Kontakt mit der offenen Umgebung. Dies verringert das Risiko einer DNA-Kontamination aus der Luft, insbesondere während kritischer Phasen wie Fermentation und Proteinreinigung. |
| 9. Vermeidung von Aerosolbildung Die Bildung von Aerosolen während der Proteinproduktion kann die Verbreitung von DNA über die Luft erleichtern. Vorsichtsmaßnahmen wie sorgfältige Handhabung und Übertragung von Flüssigkeiten ohne Bewegung können die Aerosolbildung minimieren. | 10. Einsatz von Nukleasen Die Behandlung von Oberflächen und Geräten mit Nukleasen vor und nach der Verwendung kann DNA-Reste abbauen, die nach Prozessen wie Zelllyse oder Filtration zurückbleiben können. |
| 11. Implementieren Sie eine Umgebungsisolierung Bei risikoreichen Vorgängen wie der Proteinreinigung und -formulierung bietet die Verwendung von Isolatoren oder Handschuhkästen eine zusätzliche Schutzebene, indem sie den Prozess vor luftgetragenen Verunreinigungen isoliert. | 12. Spezielle Ausrüstung und Werkzeuge Durch die Verwendung spezieller Geräte, die ausschließlich für die Proteinproduktion verwendet werden, wird eine Kreuzkontamination durch Werkzeuge und Instrumente verhindert, die in anderen Prozessen mit DNA oder Nukleinsäuren in Berührung gekommen sein könnten. |
| 13. Notfall-Kontamination-Reaktionsplan Zur Bekämpfung einer versehentlichen DNA-Kontamination sollte ein wirksamer Reaktionsplan vorhanden sein. Das Protokoll sollte schnelle Identifizierungs-, Eindämmungs- und Sanierungsmaßnahmen umfassen, um eine Ausbreitung zu verhindern und die Auswirkungen einer Kontamination zu minimieren. | 14. Mitarbeiterschulung Durch kontinuierliche Schulung des Personals hinsichtlich der Risiken einer DNA-Kontamination und der Bedeutung richtiger Handhabungstechniken wird die Umsetzung bewährter Verfahren und die Einhaltung der Kontaminationskontrollprotokolle gewährleistet. |
II. Entfernen von DNA-Verunreinigungen aus Proteinen
Bei der Proteinreinigung ist die Entfernung jeglicher DNA-Rückstände für die Aufrechterhaltung der Proteinqualität von entscheidender Bedeutung. Um DNA aus Proteinproben zu entfernen, werden häufig verschiedene Techniken verwendet:
| 1. Milde Zelllysemethoden Zerstörungsfreie Lysepuffer ermöglichen die Freisetzung von Proteinen bei gleichzeitiger Minimierung des DNA-Bruchs. Dieser Ansatz vermeidet die wahllose Zerstörung von DNA und verringert die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination der Proteinprobe. | 2. Optimierte Lysebedingungen Durch die Anpassung von Faktoren wie pH-Wert und Ionenstärke während der Zelllyse kann die Solubilisierung von DNA verhindert und so die Menge kontaminierender DNA in der resultierenden Probe verringert werden. |
| 3. Nukleasehemmung Der Einsatz von Proteaseinhibitoren wie Phenylmethylsulfonylfluorid (PMSF) kann die Aktivität von Nukleasen in Zellen verhindern und so einen kontrollierteren und selektiveren DNA-Abbau während der Lyse ermöglichen. | 4. Osmotischer Schock Osmotischer Schock ist eine schonende Methode zur Lyse von Zellen, indem diese in eine Lösung mit einem plötzlichen osmotischen Druckunterschied gegeben werden. Dies kann dazu beitragen, die DNA-Freisetzung zu reduzieren und so zu saubereren Proteinpräparaten zu führen. |
| 5. Enzymatische Lyse Die Verwendung von Enzymen wie Lysozym zum Abbau bakterieller Zellwände ist eine kontrollierte Lysemethode, die nur auf die Zellmembran abzielt und so das Risiko einer DNA-Kontamination während der Freisetzung des Zellinhalts verringert. | 6. Behandlung nach der Lyse Sobald die Zellen lysiert sind, kann eine sofortige Kühlung der Probe dazu beitragen, die Nukleaseaktivität zu verringern, die sonst zu einem weiteren DNA-Abbau in der Lösung führen würde. |
III. Fortgeschrittene Methoden zur Nukleinsäureentfernung
Durch den Einsatz von Chromatographie oder affinitätsbasierten Methoden in der Weiterverarbeitung können Spuren von DNA-Verunreinigung aus Proteinpräparaten noch weiter entfernt werden. Anionenaustausch- und Kationenaustauschchromatographie sind zwei bewährte Techniken zum Entfernen von DNA-Verunreinigungen aus Proteinproben. Beide basieren auf der Wechselwirkung zwischen Nukleinsäuren und geladenen Oberflächen, um DNA selektiv zu entfernen.
| 1. Anionenaustauschsäulen Anionenaustauschsäulen verwenden positiv geladene stationäre Phasen, um negativ geladene Nukleinsäuren anzuziehen und zu binden. Durch Anpassung der Salzkonzentration des Elutionspuffers können Nukleinsäuren selektiv aus der Proteinpräparation entfernt werden. | 2. Kationenaustauschsäulen Unter bestimmten Bedingungen können Kationenaustauschsäulen auch zur Entfernung von Nukleinsäuren verwendet werden. Durch Erhöhung der Salzkonzentration oder Änderung des pH-Werts können Nukleinsäuren kompetitiv von der Säule eluiert werden. |
| 3. Ultrafiltration Bei der Ultrafiltration wird eine selektive Membranfiltration verwendet, um Proteine von Nukleinsäuren zu trennen. Dadurch wird sichergestellt, dass die DNA während der Reinigungsschritte wirksam entfernt wird. | 4. Gelfiltrationschromatographie Gelfiltration ist eine Größenausschlusschromatographietechnik, die Moleküle anhand ihrer Größe trennt. Nukleinsäuren sind größer als Proteine und werden effektiv getrennt, sodass reine Proteinproben übrig bleiben. |
IV. Reduzierung der DNA-Kontamination durch Personal
Das Personal spielt eine bedeutende Rolle bei der potenziellen Einführung von DNA-Kontamination in Proteinproduktionsprozesse. Die folgenden Maßnahmen können dazu beitragen, dieses Risiko zu verringern:
| 1. Umfassende Schulung des Personals Das gesamte Personal sollte über die Bedeutung der DNA-Kontaminationskontrolle und bewährte Vorgehensweisen zur Kontaminationsvermeidung geschult werden. | 2. Persönliche Schutzausrüstung (PSA) Das Personal sollte geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA), beispielsweise Laborkittel, Handschuhe, Masken und Schutzbrillen, tragen, um das Risiko einer DNA-Kontamination durch menschlichen Kontakt zu minimieren. |
| 3. Protokolle zur Händehygiene Um die Übertragung von DNA von den Händen auf Oberflächen und Geräte zu verringern, sind häufiges Händewaschen und die Verwendung von Desinfektionsmitteln auf Alkoholbasis unerlässlich. | 4. Änderungen bei Kleidung und Schuhen Durch das Tragen geeigneter Arbeitskleidung und Schuhe wird sichergestellt, dass keine DNA-Kontamination von außerhalb des Produktionsbereichs eingebracht wird. |
| 5. Strenge Vorschriften zum Arbeitsverhalten Das Personal sollte im Bereich der Proteinproduktion nicht essen, trinken oder sprechen, um die Einführung von DNA durch Speichel, Speisereste oder Tröpfchen zu verhindern. | 6. Umweltüberwachung Um sicherzustellen, dass im Produktionsbereich keine DNA-Kontamination vorliegt, sollten regelmäßige Umweltüberwachungen, einschließlich Luft-, Oberflächen- und Gerätekontrollen, durchgeführt werden. |
Abschluss
Um die Produktion hochwertiger, unverunreinigter Proteine zu gewährleisten, ist ein umfassender Ansatz zur Kontrolle der DNA-Kontamination erforderlich.Durch strenge Umweltkontrollen, den Einsatz optimierter Reinigungsmethoden und eine gezielte Schulung des Personals können die mit einer DNA-Kontamination verbundenen Risiken erheblich minimiert werden. Diese Praktiken sind für die Aufrechterhaltung der Integrität und Zuverlässigkeit von Proteinprodukten in der Forschung und bei industriellen Anwendungen von entscheidender Bedeutung und tragen letztendlich zur Weiterentwicklung der biologischen Produktentwicklung bei.
Verwandte Produkte
1. UCF.ME Uracil-DNA-Glycosylase (UDG/UNG), hitzelabil
2. UCF.ME Murine RNase Inhibitor
Produktvorteile
- Extrem niedriger Restwert von UCF.ME – genomischer DNA-Rest von E. coli <0,1 Kopien/U;
- Geringe Nukleaserückstände – Keine Exonuklease-, Nicking-Enzym- oder RNase-Rückstände;
- Starke Verdauungsfähigkeit – 0,05 U/T können 105 Kopien/T dU-DNA-Produkte verdauen;
- Gute Thermolabilität – vollständige Inaktivierung unter allen Bedingungen von 50 °C für 10 Minuten, 55 °C für 5 Minuten oder 95 °C für 5 Minuten;
- Kompatibel mit RT-qPCR-Reaktionssystemen – Keine Auswirkungen auf das Erkennungssystem, selbst bei hohen Eingangspegeln (2U/20 μL Reaktionssystem).
（1）Geringe Restnukleasen: Keine Rest-Exonukleasen, Nicking-Enzyme oder RNasen
Abbildung 1. Testergebnisse für Nukleaserückstände
（2）Genomische DNA-Reste von E. coli < 0,1 Kopien/U
Abbildung 2. Testergebnisse für genomische DNA-Rückstände von E.coli
Bestellinformationen
| Katze: | Name | Anwendung |
| 14321 | Hieff UNICON UCF. ME™ Erweiterte Hotstart Taq DNA-Polymerase | PCR |
| 14608 | Hifair UCF.ME™ V Reverse Transkriptase (200 U/μL) | RT-PCR |
| UCF.ME™ Uracil-DNA-Glykosylase (UDG/UNG), hitzelabil, 1 U/μl | RT-PCR | |
| UCF.ME™ Muriner RNase-Inhibitor (40 U/µL) | RT-PCR | |
| Hifair™ V2 Multiplex One Step RT-qPCR-Sondenkit (UDG Plus, GC Enhancer Plus) | RT-PCR | |
| Hieff NGS™ ds-cDNA-Synthese-Kit | mNGS | |
| 13501 | Hieff NGS™ ds-cDNA Synthese-Kit (gDNA-Digerator plus) | mNGS |
| Hieff NGS™ OnePot Flash DNA-Bibliotheksvorbereitungskit | mNGS | |
| 13490 | Hieff NGS™ OnePot ll DNA Library Prep Kit für Illumina | mNGS |
| 12946 | 10x Hieff NGS™ 1. cDNA-Synthese-Kit | tNGS für Krankheitserreger |
| 4x Hieff™ Multiplex RT-PCR Kit | tNGS für Krankheitserreger | |
| 4x Hieff™ Multiplex-PCR-Mastermix | NGS für Krankheitserreger | |
| 12977 | 4x Hieff™ Multiplex PCR Master Mix 2.0 | NGS für Krankheitserreger |