소개
01 배경
자기 비드는 원래 노르웨이 과학기술대학의 화학자 존 우겔스타드가 고안했습니다. 개량 후, 오늘날 흔히 볼 수 있는 나노스케일 자기 비드는 유형이 다양합니다. 분리 원리는 표면 특성에 따라 다르지만 재료와 기본 구조는 비슷합니다. 자기 비드의 기본 구조는 세 층으로 나뉩니다. 가장 안쪽 층은 폴리스티렌이고, 두 번째 층은 자성 물질 Fe₃O₄를 둘러싸고 있으며, 가장 바깥쪽 층은 핵산에 결합할 수 있는 변형된 작용기(예: 카르복실기)입니다. 표면 층이 다르면 핵산 추출, 정제, 비오틴 포획과 같은 자기 비드의 하류 적용이 결정됩니다.
그림 1. 자기비드 구조의 개략도
02 원리
상업용 자기 비드 시스템에는 자기 비드, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 염 이온 등이 있습니다. DNA 회수에 영향을 미치는 주요 요인은 PEG, DNA 크기 및 농도, 배양 시간 등입니다. 그 중 PEG가 결정적인 요인입니다. 고농도의 PEG와 NaCl은 DNA가 수화층을 벗겨내고 구형으로 압축되며 음전하를 띤 인산기가 노출됩니다. 자기 비드 표면의 카르복실기와 Na+에 의한 "전기적 다리"를 형성하여 DNA가 자기 비드에 흡착됩니다. PEG와 NaCl을 제거한 후 수화 효과로 이온 결합이 끊어지고 DNA가 정제됩니다. PEG와 염 농도의 변화에 따라 길이가 다른 DNA를 선택적으로 침전시킬 수 있습니다.
그림2. 자기 비드에 의한 DNA 흡착 원리의 개략도.
A 응용 프로그램
자기 비드는 높은 처리량과 자동화에 대한 적합성이라는 특성으로 인해 고처리량 시퀀싱에서 높은 평가를 받고 있습니다. 차세대 시퀀싱(NGS) 라이브러리 구축에서 DNA 추출, 정제 및 분류에 널리 사용됩니다.
01 핵산 추출
자기 비드 추출법에서, 단백질 변성제 역할을 하는 세포 용해 완충액은 세포를 용해하고 핵산을 방출할 수 있습니다. 자기 비드는 양전하를 띠고 음전하를 띤 핵산을 흡착하는 경향이 있습니다. 결합 후, 불순물은 세척 및 자기장 포획을 통해 제거됩니다. 마지막으로, 핵산은 용출 완충액으로 분리됩니다. 정제된 DNA/RNA는 PCR과 같은 검사에 사용할 수 있습니다. 이 방법은 진단 산업에서 널리 사용되고 있으며 고처리량 및 자동화된 핵산 추출을 지원합니다.
그림3. 자기 비드 핵산 추출 공정의 개략도.
02 DNA 정제
DNA 정제의 목적은 비타겟 단편을 제거하는 것입니다. 자성 비드는 큰 단편을 우선적으로 흡착합니다. 자성 비드의 비율을 조절함으로써 특정 크기의 DNA를 선택적으로 흡착할 수 있고 상층액의 작은 단편을 폐기할 수 있습니다. 마지막으로, 타겟 DNA를 용출하여 회수합니다. 어댑터 다이머/프라이머 다이머와 같은 작은 단편을 제거하거나 샘플을 농축하는 데 자주 사용됩니다.
그림 4. DNA 정제 과정의 개략도.
자기 비드를 사용한 DNA 정제 과정에서는 일부 샘플 손실이 발생합니다. 회수 효율은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. 회수 효율 = (정제 후 DNA 질량 / 입력 DNA 질량) × 100%. 데이터에 따르면
표 1. 자기 비드 회수 효율 계산
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병렬 샘플 |
견본 |
입력(ng) |
DNA 정제 （1.8×） |
||
|
a 후 정화 (ng) |
회복율 % |
평균 회복율 |
|||
|
병렬 샘플 1 |
A-XP |
169.5 |
153.25 |
90.41% |
90.41% |
|
비와이스 |
159.75 |
94.25% |
94.50% |
||
|
씨-와이에스 |
162 |
95.58% |
|||
|
디-와이스 |
158.75 |
93.66% |
|||
|
병렬 샘플 2 |
A-XP |
156 |
92.04% |
92.04% |
|
|
비와이스 |
156.5 |
92.33% |
93.51% |
||
|
씨-와이에스 |
160 |
94.40% |
|||
|
디-와이스 |
159 |
93.81% |
|||
【참고】：자기 비드의 테스트 데이터는 상하이의 특정 생명공학 회사에서 제공되었습니다. 표에서 A는 AMPure XP 자기 비드를 나타냅니다. B, C, D는 각각 세 가지 다른 배치의
03 DNA 더블 사이즈 선택
차세대 시퀀싱(NGS)은 NGS 라이브러리가 특정 길이에 도달해야 합니다. 단편 스크리닝은 단편화된 DNA에서 표적 단편을 선택하는 데 사용됩니다. 자기 비드가 큰 단편을 우선적으로 흡착한다는 특성을 활용하여, 큰 단편의 첫 번째 흡착 라운드 후, 자기 비드는 폐기되고 상층액은 유지되며 표적 단편은 상층액에 남습니다. 두 번째 라운드에서 자기 비드는 표적 단편을 흡착하고 상층액을 폐기한 후 표적 단편을 용출하여 회수합니다.
그림 5. DNA 이중 크기 선택 프로세스 개요
분류 정확도를 평가하기 위해, 다양한 비율의 자기 비드 입력에 따라 분류된 조각 크기는 일반적으로 Agilent 2100 기기로 감지됩니다.
특정 비율의 자기 비드에서, 다양한 샘플의 단편 분포는 동일한 위치에 집중되어야 합니다. 이상적인 분류 효과는 상단에 단일 좁고 둥근 피크입니다. 제조업체 간 버퍼의 차이로 인해 특정 비율의 자기 비드에서 분포가 달라집니다. 사용하기 전에 사용 설명서를 참조하여 대상 단편의 분류 비율을 확인해야 합니다. 데이터에 따르면 동일한 분류 비율에서
표 2. 일반적인 복구
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견본 |
더블 사이즈 선택 （0.65×/0.2×） |
|||
|
입력(ng) |
더블 사이즈 선택 후 （ng） |
회복율 % |
평균 회복율 |
|
|
A-XP |
276.44 |
55.2 |
19.97% |
19.97% |
|
비와이스 |
||||
|
61.35 |
22.19% |
22.84% |
||
|
씨-와이에스 |
65.4 |
23.68% |
||
|
디-와이스 |
62.55 |
22.63% |
||
【참고】：자기 비드의 테스트 데이터는 상하이의 특정 생명공학 회사에서 제공되었습니다. 표에서 A는 AMPure XP 자기 비드를 나타내고 B, C, D는 각각 세 가지 다른 배치의
제품 정보
Hieff NGS TM DNA Selection Beads는 SPRI 원리를 기반으로 하며 최적화된 버퍼 시스템과 결합되어 차세대 시퀀싱 라이브러리에서 DNA 단편 분류 및 정제에 적합합니다. 이 제품은 다양한 브랜드의 라이브러리 구축 키트와 호환되며 단편 회수 효율과 라이브러리 크기 분포는 XP 자기 비드와 유사합니다.
표 3. Hieff NGS TM 시리즈 자기 비드 제품에 대한 권장 사항
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분류 자기의 염주 |
제품 이름 |
제품 번호 |
사이즈 |
프로모션 가격 （¥ yuan） |
응용 프로그램 |
|
DNA 자기 비드 |
12601ES08 |
5ml(5ml) |
595 |
DNA 정리 DNA 크기 선택 |
|
|
12601ES56 |
60ml (60ml) |
3775 |
|||
|
12601ES75 |
450ml |
15715 |
|||
|
Hieff NGS TM Smarter DNA Clean Beads |
12600ES08 |
5ml(5ml) |
835 |
작은 단편의 정제（>50 bp） |
|
|
12600ES56 |
60ml (60ml) |
4555 |
|||
|
12600ES75 |
450ml |
17935 |
|||
|
RNA 자석 구슬 |
12602ES08 |
5ml(5ml) |
635 |
RNA 라이브러리 구축 |
|
|
12602ES56 |
60ml (60ml) |
2555 |
|||
|
12602ES75 |
450ml |
23135 |
|||
|
12629ES24 |
24 티 |
308 |
mRNA의 분리 및 정제. |
||
|
12629ES96 |
96티 |
1128 |