Abbildung 1. Schematische Darstellung des Aufbaus magnetischer Perlen

02 Prinzip

Kommerzielle Magnetperlensysteme umfassen Magnetperlen, Polyethylenglykol (PEG), Salzionen usw. Die Hauptfaktoren, die die DNA-Rückgewinnung beeinflussen, sind PEG, DNA-Größe und -Konzentration, Inkubationszeit usw. Unter ihnen ist PEG der entscheidende Faktor. Hohe Konzentrationen von PEG und NaCl führen dazu, dass DNA ihre Hydratschicht abwirft, sich in eine Kugelform komprimiert und die negativ geladenen Phosphatgruppen freilegen. Durch die Bildung einer „elektrischen Brücke“ von Na+ mit den Carboxylgruppen auf der Oberfläche der Magnetkügelchen wird DNA an die Magnetkügelchen adsorbiert. Nach der Entfernung von PEG und NaCl bricht der Hydratationseffekt die Ionenbindungen auf und die DNA wird gereinigt. DNAs unterschiedlicher Länge können je nach Änderung der PEG- und Salzkonzentrationen selektiv ausgefällt werden.

Abbildung 2. Schematische Darstellung des Prinzips der DNA-Adsorption durch magnetische Kügelchen.

AAnwendungen

Magnetkügelchen werden bei der Hochdurchsatzsequenzierung aufgrund ihrer Eigenschaften für hohen Durchsatz und Eignung für die Automatisierung hoch geschätzt. Sie werden häufig für die Extraktion, Reinigung und Sortierung von DNA beim Aufbau von Next Generation Sequencing (NGS)-Bibliotheken verwendet.

01 Nukleinsäureextraktion

Bei der Extraktionsmethode mit magnetischen Kügelchen kann ein Zelllysepuffer, der als Proteindenaturierungsmittel wirkt, Zellen lysieren und Nukleinsäuren freisetzen. Magnetische Kügelchen sind positiv geladen und neigen dazu, negativ geladene Nukleinsäuren zu adsorbieren. Nach der Bindung werden Verunreinigungen durch Waschen und Magnetfelderfassung entfernt. Abschließend werden die Nukleinsäuren mit einem Elutionspuffer dissoziiert. Die gereinigte DNA/RNA kann für Tests wie PCR verwendet werden. Diese Methode wird in der Diagnostikbranche häufig angewendet und unterstützt eine Hochdurchsatz- und automatisierte Nukleinsäureextraktion.

Abbildung 3. Schematische Darstellung des Nukleinsäureextraktionsprozesses mit magnetischen Kügelchen.

02 DNA-Reinigung

Der Zweck der DNA-Reinigung besteht darin, nicht zielgerichtete Fragmente zu entfernen. Magnetkügelchen adsorbieren bevorzugt große Fragmente. Durch die Kontrolle des Anteils der Magnetkügelchen kann DNA bestimmter Größen selektiv adsorbiert und kleine Fragmente im Überstand verworfen werden. Schließlich wird die Ziel-DNA eluiert und zurückgewonnen. Sie wird häufig verwendet, um kleine Fragmente wie Adapter-Dimere/Primer-Dimere zu entfernen oder zur Probenanreicherung.

Abbildung 4. Schematische Darstellung des DNA-Reinigungsprozesses.

Während des DNA-Reinigungsprozesses mit Magnetkügelchen kommt es zu einem gewissen Probenverlust. Die Rückgewinnungseffizienz kann mit der Formel berechnet werden: Rückgewinnungseffizienz = (Masse der DNA nach der Reinigung / Masse der eingesetzten DNA) × 100 %. Die Daten zeigen, dass die Chargenstabilität der Yeasen DNA-Magnetkügelchen gut ist und die Rückgewinnungseffizienz mit der von XP-Magnetkügelchen vergleichbar ist, was sie zu einem kostengünstigen Alternativprodukt macht.

Tabelle 1. Berechnung der Rückgewinnungseffizienz magnetischer Perlen

Parallele Stichprobe	Probe	Eingabe (ng)	DNA-Reinigung（1,8×）
			Anach der Reinigung(ng)	Rückgewinnungsprozentsatz %	ADurchschnittlicher Rückgewinnungsprozentsatz
Parallelprobe 1	A-XP	169,5	153,25	90,41 %	90,41 %
	B-YS		159,75	94,25 %	94,50 %
	C-YS		162	95,58 %
	D-YS		158,75	93,66 %
Parallelprobe 2	A-XP		156	92,04 %	92,04 %
	B-YS		156,5	92,33 %	93,51 %
	C-YS		160	94,40 %
	D-YS		159	93,81 %

【HINWEIS】: Die Testdaten der Magnetkügelchen stammen von einem bestimmten Biotechnologieunternehmen in Shanghai. In der Tabelle steht A für AMPure XP-Magnetkügelchen; B, C und D sind jeweils drei verschiedene Chargen von Yeasen-Magnetkügelchen.

03 DNA Doppelte Größenauswahl

Beim Next-Generation-Sequencing (NGS) müssen NGS-Bibliotheken eine bestimmte Länge erreichen. Mithilfe des Fragment-Screenings werden Zielfragmente aus fragmentierter DNA ausgewählt. Dabei wird die Eigenschaft ausgenutzt, dass magnetische Kügelchen bevorzugt große Fragmente adsorbieren. Nach der ersten Runde der Adsorption großer Fragmente werden die magnetischen Kügelchen verworfen und der Überstand aufbewahrt, wobei die Zielfragmente im Überstand verbleiben. In der zweiten Runde adsorbieren die magnetischen Kügelchen die Zielfragmente, und nach der Verwerfung des Überstands werden die Zielfragmente eluiert und zurückgewonnen.

Abbildung 5.DNA-Doppelgrößenauswahl Prozessübersicht

Um die Sortiergenauigkeit zu bewerten, werden die Fragmentgrößen, die unter verschiedenen Anteilen der magnetischen Perleneingabe sortiert werden, normalerweise mit dem Agilent 2100-Instrument erkannt.

Bei einem bestimmten Anteil magnetischer Perlen sollten die Fragmentverteilungen verschiedener Proben an derselben Stelle konzentriert sein. Der ideale Sortiereffekt ist ein einzelner schmaler und abgerundeter Peak an der Spitze. Aufgrund von Pufferunterschieden zwischen verschiedenen Herstellern variieren die Verteilungen bei einem bestimmten Anteil magnetischer Perlen. Vor der Verwendung ist es notwendig, in der Bedienungsanleitung nachzuschlagen, um den Sortieranteil der Zielfragmente zu bestätigen. Die Daten zeigen, dass bei gleichem Sortieranteil die Sortiereffekte von Yeasen-Magnetperlen und importierten XP-Magnetperlen sehr konsistent sind.

Tabelle 2. Typische Wiederherstellung

Probe		Doppelte Größenauswahl（0,65×/0,2×）
	Eingabe (ng)	Nach Doppelte Größenauswahl(ng)	Rückgewinnungsprozentsatz %	Durchschnitt Rückgewinnungsprozentsatz
A-XP	276,44	55,2	19,97 %	19,97 %
B-YS
		61,35	22,19 %	22,84 %
C-YS		65,4	23,68 %
D-YS		62,55	22,63 %

【Hinweis】: Die Testdaten der Magnetkügelchen stammen von einem bestimmten Biotechnologieunternehmen in Shanghai. In der Tabelle steht A für AMPure XP-Magnetkügelchen, während B, C und D jeweils drei verschiedene Chargen von Yeasen-Magnetkügelchen sind.

Produktinformationen

Hieff NGS^TM DNA-Selektionsperlen basieren auf dem SPRI-Prinzip und sind mit einem optimierten Puffersystem kombiniert. Sie eignen sich für die Sortierung und Reinigung von DNA-Fragmenten in Sequenzierungsbibliotheken der nächsten Generation. Dieses Produkt ist mit Bibliotheksbausätzen verschiedener Marken kompatibel und seine Fragmentrückgewinnungseffizienz und Bibliotheksgrößenverteilung ähneln denen von XP-Magnetperlen. Es ist erwähnenswert, dass der Preis für Yeasen-Magnetperlen nur 3 Yuan pro Bibliothek betragen kann, was dreimal niedriger ist als der der importierten XP-Magnetperlen!

Tabelle 3.Empfehlungen für Hieff NGS^TM Serie Magnetperlenprodukte

Einstufung von magnetischen Perlen	Produktname	Produktnummer	Größen	Aktionspreis(¥ Yuan)	Anwendungen
DNA magnetische Perlen	Hieff NGSTM DNA-Selektionsperlen	12601ES08	5 ml	595	DNA-Reinigung Auswahl der DNA-Größen Reinigung von PCR-Produkten Reinigung von Restriktionsenzymverdauungs- und Ligationsprodukten
		12601ES56	60 ml	3775
		12601ES75	450 ml	15715
	Hieff NGSTM Intelligentere DNA Clean Beads	12600ES08	5 ml	835	Reinigung kleiner Fragmente (> 50 bp) Reinigung kleiner Fragmente beim Aufbau einer CUT&Tag-Bibliothek Reinigung kleiner Fragmente beim Aufbau einer ATAC-Seq-Bibliothek.
		12600ES56	60 ml	4555
		12600ES75	450 ml	17935
RNA magnetische Perlen	Hieff NGSTM RNA-Reiniger	12602ES08	5 ml	635	Aufbau einer RNA-Bibliothek Reinigung von Gesamt-RNA-Proben nach Entfernung ribosomaler RNA (rRNA) Reinigung von in vitro transkribierten oder synthetisierten RNA-Produkten Reinigung von RNA-markierten Produkten
		12602ES56	60 ml	2555
		12602ES75	450 ml	23135
	Hieff NGSTM mRNA-Isolierungs-Masterkit V2	12629ES24	24 T	308	Isolierung und Reinigung von mRNA. Konstruktion von Transkriptombibliotheken
		12629ES96	96 T	1128