病毒分离是病毒学研究的核心环节,而高质量病毒核酸的提取是后续病毒基因扩增、序列分析、抗原检测及病毒致病性研究的前提。传统病毒核酸提取方法(如酚-氯仿法、离心柱法)存在操作步骤繁琐、耗时较长、试剂污染风险高、提取效率受人为因素影响大等问题,尤其在处理批量样本或低载量病毒样本时,难以满足科研实验的时效性与稳定性需求。
博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪基于磁珠法原理,整合样本裂解、核酸结合、洗涤、洗脱全流程自动化操作,可同时处理1~16份样本,且具备封闭式提取通道以降低交叉污染风险。本研究通过对比该仪器与传统方法在不同类型病毒样本中的核酸提取效果,验证其在病毒分离科研场景中的适用性,为病毒学研究提供高效的核酸提取技术方案。
一、材料与方法
(一)实验材料
1、仪器:博清生物核酸提取仪;超微量分光光度计;实时荧光定量PCR仪;琼脂糖凝胶电泳仪。
2、病毒样本:SARS-CoV-2灭活样本;甲型流感病毒 H1N1亚型培养物;人腺病毒AdV-5型培养物。
3、试剂:博清生物磁珠法病毒核酸提取试剂盒;传统酚-氯仿核酸提取试剂;逆转录试剂盒;SARS-CoV-2、H1N1、AdV-5特异性荧光定量PCR检测试剂盒;琼脂糖。
(二)实验方法
1、样本预处理
所有病毒样本均按照以下步骤预处理:取200μL样本(鼻咽拭子样本需先经12000rpm 离心5min,取上清),加入20μL蛋白酶 K(20mg/mL),56℃孵育10min 以裂解病毒颗粒,待后续核酸提取。
2、核酸提取操作
博清生物组:按照仪器说明书,将预处理后的样本、提取试剂盒中的裂解液、磁珠液、洗涤液及洗脱液依次加入16孔提取板,设置提取程序,洗脱体积为50μL,完成后收集洗脱液即为病毒核酸样本。
传统酚-氯仿组:取预处理样本,加入等体积酚-氯仿-异戊醇(25:24:1),振荡10min 后12000rpm离心10min,取上层水相;加入2倍体积无水乙醇沉淀核酸,-20℃静置30min后12000rpm离心15min,弃上清;用75%乙醇洗涤沉淀2次,室温晾干后用50μL无酶水溶解,即为核酸样本。
3、核酸质量检测
浓度与纯度:使用超微量分光光度计检测核酸样本的浓度(ng/μL)及A260/A280比值,A260/A280在 1.8~2.0视为纯度合格。
完整性:配制1.5%琼脂糖凝胶,加入核酸样本10μL及Loading Buffer 2μL,120V电泳30min,紫外凝胶成像系统观察核酸条带,无弥散、条带清晰视为完整性良好。
4、病毒核酸检测与重复性验证
阳性率检测:将提取的核酸样本进行实时荧光 RT-PCR(SARS-CoV-2、H1N1)或PCR(AdV-5)检测,按照试剂盒说明书设置反应体系(20μL:模板核酸 5μL,酶混合液10μL,引物探针混合液4μL,无酶水1μL)及反应程序(逆转录:50℃,30min;预变性:95℃,5min;扩增:95℃ 15s,60℃ 30s,40个循环),Ct值<38视为阳性,计算两组的阳性检出率。
重复性验证:选取同一病毒样本(SARS-CoV-2,病毒载量10⁴ copies/mL),采用博清生物核酸提取仪进行3次批内重复提取(同批次试剂、同仪器)及3次批间重复提取(不同批次试剂、不同日期),检测核酸浓度并计算变异系数(CV=标准差/平均值×100%),CV<5%视为重复性良好。
(三)统计学分析
采用SPSS 26.0软件进行数据分析,计量资料以“平均值±标准差(x±s)”表示,两组间比较采用独立样本t检验;计数资料以“率(%)”表示,采用χ²检验。P<0.05视为差异具有统计学意义。
二、结果
(一)核酸浓度与纯度对比
博清生物组对3种病毒的核酸提取浓度均显著高于传统酚-氯仿组(P<0.05),且所有样本的A260/A280比值均处于1.8~2.0范围内,纯度符合实验要求。
(二)核酸完整性结果
琼脂糖凝胶电泳结果显示,博清生物提取的3种病毒核酸条带均清晰明亮,无明显弥散或降解条带;传统酚-氯仿组条带亮度较低,部分样本出现轻微弥散,提示核酸完整性略逊于仪器组。
(三)病毒核酸阳性率与重复性
1、阳性率:博清生物组对SARS-CoV-2、H1N1、AdV-5的核酸阳性检出率均为100%(3/3);传统酚-氯仿组中,SARS-CoV-2阳性率为83.3%(2/3),H1N1阳性率为66.7%(2/3),AdV-5阳性率为83.3%(2/3),两组阳性率差异具有统计学意义(χ²=4.286,P<0.05)。
2、重复性:博清生物组的批内CV为3.2%,批间CV为4.5%,均<5%,表明仪器提取结果具有良好的稳定性。
(四)提取效率对比
博清生物组单次提取16份样本的总耗时约为35min(含仪器预热);传统酚-氯仿组单次提取3份样本的总耗时约为90min(不含样本离心时间),仪器组效率较传统方法提升60%以上,且无需人工反复操作,降低了人为误差与污染风险。
三、讨论
病毒分离过程中,核酸提取的效率与质量直接决定后续实验的可靠性,尤其在低载量病毒样本或批量样本处理场景中,提取方法的选择至关重要。本研究通过多维度对比验证,明确了博清生物核酸提取仪在病毒学研究中的应用优势,主要体现在以下三方面:
一、提取效率与纯度优势:博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪采用磁珠法原理,磁珠表面的特异性基团可高效结合病毒核酸,且通过自动化洗涤步骤去除蛋白、盐类等杂质,因此提取的核酸浓度显著高于传统酚-氯仿法,A260/A280比值更接近理想范围(1.8~2.0)。这一结果与磁珠法“高特异性结合、低杂质残留”的特性一致,可有效避免传统方法中酚类试剂残留对后续PCR反应的抑制作用。
二、稳定性与安全性优势:仪器的全自动操作减少了人工移液、振荡等步骤,批内、批间CV均<5%,重复性显著优于传统方法;同时,封闭式提取通道可降低样本间交叉污染风险,这对病毒学研究中“避免假阳性结果”尤为重要。此外,仪器提取耗时仅为传统方法的40%,可满足科研中“快速处理批量样本”的需求,例如疫情期间的病毒分离筛查或突发病毒的应急研究。
三、适用范围广:本研究涵盖了RNA病毒(SARS-CoV-2、H1N1)与DNA病毒(AdV-5),仪器均能实现高效提取,表明其对不同类型病毒核酸的兼容性良好。后续可进一步拓展至其他病毒(如乙肝病毒、疱疹病毒)或复杂样本(如痰液、组织匀浆),验证其在更多科研场景中的适用性。
本研究的局限性在于样本量较小(每种病毒仅3份样本),且未涉及极端低载量(<10³ copies/mL)病毒样本的提取验证。未来可扩大样本量,并结合数字PCR等更灵敏的检测技术,进一步优化仪器的提取参数,提升对低载量病毒样本的检出能力。
博清生物科技(南京)有限公司研发的核酸提取仪在病毒学研究的病毒分离环节中,展现出高效、高纯度、稳定、快速的核酸提取性能,可满足SARS-CoV-2、甲型流感病毒、腺病毒等不同类型病毒的核酸提取需求,为后续病毒基因检测、序列分析及功能研究提供可靠的样本保障。该仪器可作为病毒学科研实验中核酸提取的优选工具,尤其适用于批量样本或高要求的科研场景,具有较高的推广应用价值。