Nhiễm bẩn axit nucleic từ lâu đã là một trở ngại đáng kể trong quá trình phát triển các công nghệ chẩn đoán phân tử. Khi các phương pháp chẩn đoán nhạy cảm hơn được phát triển, nhu cầu về độ tinh khiết cao hơn của enzyme và protein đã tăng lên. Một trong những thách thức chính trong sản xuất protein là loại bỏ hiệu quả nhiễm bẩn axit nucleic. Sự hiện diện của axit nucleic có thể làm suy yếu chức năng và hoạt động của protein, có khả năng dẫn đến các vấn đề như liên kết không đặc hiệu, ức chế hoạt động của enzyme hoặc tăng tín hiệu nền, cuối cùng ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả chẩn đoán.
Do đó, việc phát triển các quy trình hiệu quả để loại bỏ axit nucleic trong quá trình sản xuất protein là vô cùng quan trọng và cần thiết.
Sau nhiều năm nghiên cứu công nghệ,
Chiến lược toàn diện để ngăn ngừa ô nhiễm DNA trong sản xuất protein
Nhiễm bẩn DNA là một thách thức phổ biến trong quá trình sản xuất các sản phẩm sinh học, ảnh hưởng đáng kể đến độ tinh khiết, chất lượng và độ chính xác của kết quả thử nghiệm. Sự hiện diện của DNA trong các chế phẩm protein có thể dẫn đến kết luận thử nghiệm không chính xác, làm sai lệch dữ liệu và có khả năng làm tăng khả năng xảy ra kết quả dương tính giả. Đối với các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất tham gia vào quá trình sản xuất protein, việc triển khai các chiến lược hiệu quả để ngăn ngừa và giảm thiểu nhiễm bẩn DNA là điều cần thiết. Bài viết này khám phá cách tránh nhiễm bẩn DNA, đặc biệt là nhiễm bẩn trong không khí và phác thảo các phương pháp loại bỏ DNA hiệu quả khỏi các mẫu protein.
TÔI. Ngăn ngừa ô nhiễm DNA trong không khí
Nhiễm bẩn DNA trong không khí vẫn là mối quan tâm quan trọng trong sản xuất protein, đặc biệt là trong môi trường mà việc kiểm soát vi khuẩn và hạt là cần thiết. Để giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn DNA trong không khí, cần áp dụng các chiến lược sau:
| 1. Thiết lập môi trường phòng sạch Tiến hành sản xuất protein trong phòng sạch cung cấp môi trường được kiểm soát cần thiết để giảm thiểu các hạt và vi khuẩn trong không khí có thể gây ô nhiễm DNA. Phòng sạch phải đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh cụ thể để đảm bảo bầu không khí không có chất gây ô nhiễm. | 2. Triển khai hệ thống lọc HEPA Hệ thống lọc không khí được trang bị bộ lọc HEPA rất cần thiết để giữ lại các hạt lơ lửng trong không khí, bao gồm bụi, chất gây ô nhiễm vi khuẩn và các mảnh DNA. Các bộ lọc này giúp duy trì không khí sạch trong toàn bộ cơ sở sản xuất. |
| 3. Duy trì môi trường áp lực tích cực Môi trường áp suất dương ngăn không cho không khí bị ô nhiễm từ bên ngoài không gian được kiểm soát xâm nhập. Duy trì áp suất không khí cao hơn bên trong khu vực sản xuất so với môi trường bên ngoài đảm bảo rằng bất kỳ rò rỉ nào cũng dẫn đến thoát khí, chứ không phải xâm nhập. | 4. Các giao thức vệ sinh và khử trùng thường xuyên Việc vệ sinh thường xuyên khu vực sản xuất bằng chất khử trùng thích hợp—như nuclease hoặc chất tẩy rửa gốc clo—có thể phân hủy DNA trong không khí, giảm nguy cơ nhiễm bẩn. Điều này đặc biệt quan trọng ở những khu vực thường xuyên tiếp xúc và trên các bề mặt gần thiết bị sản xuất protein. |
| 5. Hạn chế di chuyển nhân sự Giảm thiểu sự di chuyển của nhân viên trong môi trường phòng sạch sẽ làm giảm khả năng đưa chất gây ô nhiễm vào thông qua tương tác của con người. Nhân viên được chỉ định phải tuân thủ các giao thức nghiêm ngặt về việc ra vào để kiểm soát sự phơi nhiễm. | 6. Giám sát chất lượng không khí Việc giám sát chất lượng không khí trong phòng sạch, bao gồm số lượng vi khuẩn và mức độ hạt, là điều cần thiết để đảm bảo tuân thủ liên tục các tiêu chuẩn sản xuất. Có thể sử dụng máy lấy mẫu không khí và máy đếm hạt để đánh giá độ sạch của môi trường. |
| 7. Áp dụng vật liệu dùng một lần Việc sử dụng vật tư tiêu hao dùng một lần để sản xuất protein giúp giảm đáng kể nguy cơ lây nhiễm chéo, thường gặp ở các thiết bị tái sử dụng. | 8. Quy trình sản xuất khép kín Các hệ thống khép kín, chẳng hạn như lò phản ứng sinh học hoặc buồng kín, giảm thiểu tiếp xúc với môi trường mở. Điều này làm giảm nguy cơ nhiễm bẩn DNA từ không khí, đặc biệt là trong các giai đoạn quan trọng như lên men và tinh chế protein. |
| 9. Tránh tạo ra khí dung Sự hình thành khí dung trong quá trình sản xuất protein có thể tạo điều kiện cho sự phát tán DNA trong không khí. Các biện pháp phòng ngừa, chẳng hạn như xử lý và chuyển chất lỏng cẩn thận mà không khuấy, có thể giảm thiểu sự hình thành khí dung. | 10. Sử dụng Nuclease Xử lý bề mặt và thiết bị bằng nuclease trước và sau khi sử dụng có thể phân hủy DNA còn sót lại sau các quá trình như ly giải tế bào hoặc lọc. |
| 11. Thực hiện cách ly môi trường Đối với các hoạt động có rủi ro cao như tinh chế và pha chế protein, việc sử dụng máy cách ly hoặc hộp găng tay sẽ cung cấp thêm một lớp bảo vệ, giúp cô lập quy trình khỏi các chất gây ô nhiễm trong không khí. | 12. Thiết bị và công cụ chuyên dụng Việc sử dụng thiết bị chuyên dụng chỉ dùng cho sản xuất protein giúp ngăn ngừa tình trạng nhiễm chéo từ các công cụ và dụng cụ có thể đã tiếp xúc với DNA hoặc axit nucleic trong các quy trình khác. |
| 13. Kế hoạch ứng phó ô nhiễm khẩn cấp Cần có một kế hoạch ứng phó hiệu quả để quản lý tình trạng nhiễm bẩn DNA ngẫu nhiên. Giao thức này phải bao gồm các bước xác định, ngăn chặn và khắc phục nhanh chóng để ngăn ngừa sự lây lan và giảm thiểu tác động của tình trạng nhiễm bẩn. | 14. Đào tạo nhân viên Việc đào tạo liên tục cho nhân viên về rủi ro nhiễm bẩn DNA và tầm quan trọng của các kỹ thuật xử lý phù hợp sẽ đảm bảo thực hiện các biện pháp tốt nhất và tuân thủ các giao thức kiểm soát nhiễm bẩn. |
II. Loại bỏ sự nhiễm bẩn DNA khỏi Protein
Trong quá trình tinh chế protein, việc loại bỏ bất kỳ tạp chất DNA còn sót lại nào là rất quan trọng để duy trì chất lượng protein. Một số kỹ thuật thường được sử dụng để loại bỏ DNA khỏi các mẫu protein:
| 1. Phương pháp ly giải tế bào nhẹ Đệm ly giải không phá hủy cho phép giải phóng protein trong khi giảm thiểu sự phá vỡ DNA. Phương pháp này tránh được sự phá hủy DNA bừa bãi, giảm khả năng làm nhiễm bẩn mẫu protein. | 2. Điều kiện ly giải tối ưu Việc điều chỉnh các yếu tố như độ pH và cường độ ion trong quá trình phân hủy tế bào có thể ngăn chặn DNA bị hòa tan, do đó làm giảm lượng DNA nhiễm bẩn trong mẫu thu được. |
| 3. Ức chế Nuclease Việc sử dụng chất ức chế protease, chẳng hạn như phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), có thể ngăn chặn hoạt động của các nuclease bên trong tế bào, cho phép phân hủy DNA được kiểm soát và chọn lọc hơn trong quá trình ly giải. | 4. Sốc thẩm thấu Sốc thẩm thấu là phương pháp nhẹ nhàng để phá vỡ tế bào bằng cách đặt chúng vào dung dịch có sự chênh lệch đột ngột về áp suất thẩm thấu. Điều này có thể giúp giảm giải phóng DNA, dẫn đến chế phẩm protein sạch hơn. |
| 5. Phân hủy bằng Enzym Sử dụng các enzyme như lysozyme để phân hủy thành tế bào vi khuẩn là phương pháp phân hủy có kiểm soát, chỉ nhắm vào màng tế bào, giúp giảm nguy cơ nhiễm DNA trong quá trình giải phóng các thành phần trong tế bào. | 6. Xử lý sau khi ly giải Khi tế bào bị phá vỡ, việc làm mát mẫu ngay lập tức có thể giúp giảm hoạt động của nuclease, nếu không sẽ dẫn đến sự phân hủy DNA thêm nữa trong dung dịch. |
III. Phương pháp tiên tiến để loại bỏ axit nucleic
Sử dụng phương pháp sắc ký hoặc phương pháp dựa trên ái lực trong quá trình xử lý tiếp theo có thể loại bỏ thêm các chất gây ô nhiễm DNA khỏi chế phẩm protein. Sắc ký trao đổi anion và sắc ký trao đổi cation là hai kỹ thuật đã được xác lập để loại bỏ nhiễm bẩn DNA khỏi các mẫu protein. Cả hai đều dựa vào sự tương tác giữa axit nucleic và bề mặt tích điện để loại bỏ DNA một cách có chọn lọc.
| 1. Cột trao đổi anion Các cột trao đổi anion sử dụng pha tĩnh tích điện dương để thu hút và liên kết các axit nucleic tích điện âm. Bằng cách điều chỉnh nồng độ muối của đệm rửa giải, axit nucleic có thể được loại bỏ một cách chọn lọc khỏi chế phẩm protein. | 2. Cột trao đổi cation Trong những điều kiện cụ thể, cột trao đổi cation cũng có thể được sử dụng để loại bỏ axit nucleic. Bằng cách tăng nồng độ muối hoặc thay đổi độ pH, axit nucleic có thể được tách ra khỏi cột một cách cạnh tranh. |
| 3. Siêu lọc Siêu lọc sử dụng màng lọc chọn lọc để tách protein khỏi axit nucleic, đảm bảo loại bỏ DNA hiệu quả trong các bước tinh chế. | 4. Sắc ký lọc gel Lọc gel là một kỹ thuật sắc ký loại trừ kích thước, tách các phân tử dựa trên kích thước của chúng. Axit nucleic, lớn hơn protein, được tách hiệu quả, để lại các mẫu protein tinh khiết. |
IV. Giảm thiểu ô nhiễm DNA từ nhân viên
Nhân sự đóng vai trò quan trọng trong việc đưa nhiễm bẩn DNA vào quá trình sản xuất protein. Các biện pháp sau đây có thể giúp giảm thiểu rủi ro này:
| 1. Đào tạo nhân sự toàn diện Tất cả nhân viên phải được đào tạo về tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiễm bẩn DNA và các biện pháp tốt nhất để ngăn ngừa nhiễm bẩn. | 2. Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) Nhân viên phải mặc đồ bảo hộ cá nhân phù hợp, chẳng hạn như áo khoác phòng thí nghiệm, găng tay, khẩu trang và kính bảo hộ, để giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn DNA do tiếp xúc với người. |
| 3. Quy trình vệ sinh tay Rửa tay thường xuyên và sử dụng chất khử trùng có cồn là điều cần thiết để giảm việc truyền DNA từ tay sang bề mặt và thiết bị. | 4. Thay đổi quần áo và giày dép Việc thay quần áo và giày dép làm việc chuyên dụng sẽ đảm bảo rằng DNA không bị nhiễm bẩn từ bên ngoài khu vực sản xuất. |
| 5. Quy định nghiêm ngặt về hành vi làm việc Nhân viên phải kiêng ăn, uống hoặc nói chuyện trong khu vực sản xuất protein để ngăn ngừa sự xâm nhập của DNA qua nước bọt, các hạt thức ăn hoặc giọt thức ăn. | 6. Giám sát môi trường Cần tiến hành giám sát môi trường thường xuyên, bao gồm kiểm tra không khí, bề mặt và thiết bị để đảm bảo không có hiện tượng nhiễm bẩn DNA trong khu vực sản xuất. |
Phần kết luận
Để đảm bảo sản xuất protein chất lượng cao, không bị nhiễm bẩn, cần có phương pháp toàn diện để kiểm soát nhiễm bẩn DNA.Bằng cách áp dụng các biện pháp kiểm soát môi trường nghiêm ngặt, sử dụng các phương pháp tinh chế tối ưu và nhấn mạnh vào đào tạo nhân sự, các rủi ro liên quan đến ô nhiễm DNA có thể được giảm thiểu đáng kể. Các hoạt động này rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn và độ tin cậy của các sản phẩm protein trong nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp, cuối cùng góp phần thúc đẩy phát triển sản phẩm sinh học.
Sản phẩm liên quan
1. Uracil DNA Glycosylase UCF.ME (UDG/UNG), không bền với nhiệt
2. Chất ức chế RNase ở chuột UCF.ME
Ưu điểm của sản phẩm
- Lượng dư UCF.ME cực thấp—Dư lượng DNA bộ gen của E. coli <0,1 bản sao/U;
- Lượng nuclease thấp—Không có exonuclease, enzyme cắt hoặc RNase còn sót lại;
- Khả năng tiêu hóa mạnh—0,05 U/T có thể tiêu hóa 105 bản sao/T sản phẩm dU-DNA;
- Khả năng chịu nhiệt tốt—Bất hoạt hoàn toàn ở bất kỳ điều kiện nào là 50°C trong 10 phút, 55°C trong 5 phút hoặc 95°C trong 5 phút;
- Tương thích với hệ thống phản ứng RT-qPCR—Không ảnh hưởng đến hệ thống phát hiện ngay cả ở mức đầu vào cao (hệ thống phản ứng 2U/20μL).
（1）Nuclease dư thừa thấp: Không có Exonuclease dư thừa, Enzym cắt hoặc RNase
Hình 1. Kết quả thử nghiệm dư lượng nuclease
（2）Số lượng DNA bộ gen E. coli < 0,1 bản sao/U
Hình 2. Kết quả xét nghiệm dư lượng DNA bộ gen E.coli
Thông tin đặt hàng
| Con mèo: | Tên | Ứng dụng |
| Hieff UNICON UCF. ME™ Advanced Hotstart Taq DNA Polymerase | PCR | |
| 14608 | Hifair UCF.ME™ V Reverse Transcriptase (200 U/μL) | RT-PCR |
| UCF.ME™ Uracil DNA Glycosylase (UDG/UNG), không bền với nhiệt, 1 U/μL | RT-PCR | |
| Trường Đại học California, BerkeleyChất ức chế RNase ở chuột ME™ (40 U/µL) | RT-PCR | |
| Bộ dụng cụ thăm dò RT-qPCR một bước Hifair™ V2 (UDG Plus, chất tăng cường GC plus) | RT-PCR | |
| Hieff Unicon® Pure Pro U+ qPCR Mix (Một Ống) | qPCR | |
| Bộ tổng hợp Hieff NGS™ ds-cDNA | mNGS | |
| 13501 | Bộ tổng hợp Hieff NGS™ ds-cDNA (máy tiêu hóa gDNA plus) | mNGS |
| Bộ dụng cụ chuẩn bị thư viện DNA Flash Hieff NGS™ OnePot | mNGS | |
| 13490 | Bộ dụng cụ chuẩn bị thư viện DNA Hieff NGS™ OnePot ll cho Illumina | mNGS |
| 12946 | Bộ tổng hợp cDNA đầu tiên Hieff NGS™ 10x | tNGS cho tác nhân gây bệnh |
| Bộ xét nghiệm RT-PCR đa kênh Hieff™ 4x | tNGS cho tác nhân gây bệnh | |
| 4x Hieff™ Multiplex PCR Master Mix | NGS cho tác nhân gây bệnh | |
| 12977 | 4x Hieff™ Multiplex PCR Master Mix 2.0 | NGS cho tác nhân gây bệnh |
| Bộ phát hiện dư lượng DNA tế bào chủ E.coli (2G) | Kiểm soát chất lượng | |
| Bộ dụng cụ chuẩn bị mẫu DNA dư từ MolPure™ | Kiểm soát chất lượng |