博清生物核酸提取仪在转录调控机制研究中的应用效能评价

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真核生物转录调控分为转录前(染色质开放、转录因子结合、组蛋白修饰)、转录中、转录后(mRNA 剪接、miRNA 调控、RNA 结合蛋白互作)多层级调控网络,解析该体系依赖多类核酸模板:总RNA:用于mRNA、lncRNA、miRNA转录组测序、qRT-PCR定量基因转录水平,要求RNA完整无降解,RIN≥7.0,无基因组 DNA、蛋白、酚类杂质残留;ChIP-DNA:交联破碎后染色质复合物纯化 DNA,用于转录因子、组蛋白修饰位点全基因组定位,DNA片段均一、无蛋白污染、低损耗;RIP-RNA:RNA 结合蛋白结合的靶RNA微量提取,微量样本回收率要求高,杜绝 RNA 酶降解。

手工提取流程操作步骤多、裂解、洗涤、洗脱环节人工差异大,微量样本损耗严重,RNA 降解、DNA 蛋白污染频发,造成转录组测序批次偏移、qPCR 定量重复性差、ChIP 富集效率不稳定,严重干扰转录调控差异基因与调控位点筛选结果。自动化磁珠提取技术通过机械标准化完成磁珠结合、洗涤、洗脱,消除人为操作偏差,是当前转录调控多组学研究的主流样本前处理方案。

博清生物科技(南京)有限公司研发的BHT-16T 为小型台式核酸提取仪,核心采用一体化永磁磁棒分离技术,单轮可同步处理 16 份样本,适配细胞、动植物组织、免疫沉淀复合物、全血等多类型样本;搭载 5 寸触控智能程序系统,裂解温度、振荡混匀速度、磁珠吸附时间分段可调;内置紫外消毒模块与 HEPA 高效过滤风道,开门断电保护、过温预警多重安全防护,整机体积小巧适配分子生物学实验室狭小操作台。配套通用磁珠提取试剂盒可同步纯化总 RNA、基因组 DNA、微量 ChIP/RIP 核酸,无需更换设备,适配转录调控全流程样本前处理。

一、材料与方法

(一)实验仪器与试剂

1、仪器:博清生物BHT-16T核酸提取仪;微量分光光度计;RNA完整性分析仪;实时荧光定量 PCR 仪;琼脂糖凝胶电泳系统;超声破碎仪;超净工作台。

2、样本:人肝癌 HepG2 细胞、小鼠肝脏新鲜组织、ChIP 交联染色质沉淀、AGO2-RIP 免疫复合物。

3、试剂:博清生物磁珠法总 RNA 提取试剂盒、ChIP-DNA 纯化试剂盒、RIP 微量 RNA 提取试剂盒;TRIzol 手工提取试剂;DNase I 去除试剂盒;qPCR 扩增引物(GAPDH、TP53、lncRNA MALAT1)。

(二)实验分组设计

设置两组平行对照:

实验组:博清BHT-16T磁珠提取;

对照组:传统TRIzol手工提取法。

每组样本设置6个生物学重复、3次技术重复,分别处理细胞、组织、ChIP复合物、RIP复合物四类样本。

(三)核酸提取操作流程

1、BHT-16T 自动化提取流程

样本前处理:细胞/组织裂解液预处理;ChIP/RIP 复合物洗脱后转移至深孔板;

板位排布:深孔板依次加入裂解液、磁珠结合液、多梯度洗涤液、无酶水洗脱液;

程序设置:仪器内置转录调控专用程序,裂解 56℃恒温 12 min,4 档可调振荡混匀,磁珠吸附 3 min,洗涤循环 4 次,洗脱体积 30 μL;

全程自动化运行,结束后自动紫外消毒 30 min,洗脱核酸直接用于后续实验。

2、手工 TRIzol 提取流程

按照经典酚 - 氯仿抽提、异丙醇沉淀、乙醇洗涤步骤手动操作,全程冰上操作抑制 RNA 降解。

(四)核酸质量检测指标

1、纯度:NanoDrop 检测 A260/A280、A260/A230;

2、完整性:检测 RIN 值、28S/18S 比值;

3、回收率:荧光定量测定核酸浓度,计算单位样本核酸得率;

4、重复性:同一基因 qRT-PCR 检测 Ct 值,计算批次间变异系数 CV;

5、污染评估:空白对照提取产物 qPCR 检测基因组 DNA 残留,评估交叉污染。

(五)下游转录调控实验验证

1、转录组测序:两组 RNA 建库测序,对比差异基因聚类一致性、Q30 数据质量;

2、ChIP-qPCR:纯化 ChIP-DNA 扩增转录因子结合启动子区域,计算富集倍数;

3、RIP-qPCR:提取 AGO2 结合 RNA,检测 miRNA 靶标 RNA 富集效率。

二、结果与分析

(一)核酸纯度与完整性对比

手工提取组 A260/A280 普遍低于 1.8,提示蛋白、酚类杂质残留;A260/A230<1.6,存在多糖、盐离子污染;细胞与组织样本 RIN 值均低于 7.0,RNA 出现明显降解,无法满足转录组建库要求。

博清 BHT-16T 自动化提取产物 A260/A280 稳定 1.95~2.10,A260/A230≥1.8,RIN 值全部>7.6,28S/18S 比值接近 2.0,RNA 完整性优异;针对 ChIP、RIP 微量免疫沉淀样本,磁珠特异性吸附可大幅降低杂质共沉淀,微量核酸回收率显著高于手工法,适配低丰度转录调控复合物样本。

(二)实验重复性与批次误差分析

以管家基因 GAPDH qRT-PCR Ct 值评估重复性:

BHT-16T 组:同批次样本 Ct 标准差 0.21,批次间 CV=2.17%;

手工提取组:同批次 Ct 标准差 0.78,批次间 CV=8.64%。

手工提取裂解、移液、沉淀步骤人工操作差异大,磁珠自动化设备机械动作标准化,磁珠吸附、洗涤时间、混匀力度统一,消除人为操作变量,大幅降低转录定量实验的批次偏移,适合多时间梯度、多药物处理、多组织样本的大规模转录调控筛选实验。

(三)防污染性能验证

空白对照孔无细胞样本同步提取,手工组空白孔可检出基因组 DNA 扩增条带,存在气溶胶交叉污染;BHT-16T 内置封闭腔体、紫外全程消毒、HEPA 过滤外排风道,空白对照无扩增信号,无样本交叉污染,可规避微量 RIP、ChIP 实验中杂核酸干扰,保证转录因子、RNA 结合蛋白靶标鉴定结果真实可靠。

(四)下游转录调控实验应用效果

1、转录组测序:BHT-16T 提取 RNA 测序数据 Q30≥92.6%,样本聚类完全按照细胞处理分组;手工组存在批次聚类偏移,差异基因筛选假阳性比例升高;高质量完整 RNA 可精准识别低表达 lncRNA、miRNA,解析转录后调控网络。

2、ChIP-qPCR 验证转录因子结合:自动化纯化 ChIP-DNA 启动子富集倍数为手工法 2.3 倍,DNA 片段均一,超声破碎后交联复合物蛋白去除彻底,显著提升转录因子与基因组结合位点检出效率,适用于转录激活、表观修饰调控机制研究。

3、RIP 微量 RNA 提取:BHT-16T 磁珠体系适配微量 RNA 捕获,AGO2 结合靶 RNA 回收率提升约 40%,可稳定检测低丰度非编码 RNA 互作,用于 miRNA 介导转录抑制机制解析。

三、讨论

转录调控机制解析依赖稳定、高质量的核酸模板,核酸提取作为实验上游关键步骤,其性能缺陷会逐级放大至下游测序、定量验证,造成调控网络解读失真。传统手工提取受操作人员熟练度、环境 RNase 污染、操作时长多重干扰,难以支撑大规模、多维度转录组联合表观组研究。

本实验证实博清生物 BHT-16T 全自动磁珠核酸提取仪通过标准化机械流程解决手工提取核心短板:一是严格保护 RNA 完整性,RIN 值稳定满足转录组建库标准,保障低丰度调控 RNA 精准定量;二是降低批次间变异系数,消除人为操作误差,保证多梯度、多处理组转录差异分析可信度;三是紫外 + HEPA 双重防污染体系,适配 ChIP、RIP 微量免疫沉淀样本,避免杂核酸干扰转录因子与 RNA 结合蛋白靶标鉴定;四是一机多用,覆盖总 RNA、染色质 DNA、微量结合态 RNA 提取,一站式支撑转录激活、组蛋白修饰、非编码 RNA 转录后调控全维度研究。

相较于高通量 96 通道大型提取平台,BHT-16T 16 通量小型台式设计更适配中小型课题组常规转录调控机制研究,设备投入成本更低、占地空间小、操作维护简单,配套博清生物专用转录调控磁珠试剂盒可实现流程标准化,减少试剂摸索成本。同时设备程序可自定义存储、U 盘导出,针对特殊原核、植物、肿瘤原代细胞样本可优化裂解、洗脱参数,拓展转录调控研究物种与模型适用范围。

博清生物科技(南京)有限公司研发的BHT-16T核酸提取仪可稳定从细胞、组织、ChIP/RIP 免疫沉淀复合物中纯化高纯度、高完整性核酸,相较于传统手工提取法,RNA 降解程度显著降低、实验重复性大幅提升、交叉污染风险可控;提取产物可直接用于转录组测序、ChIP-seq、RIP-seq、qRT-PCR 等转录调控核心实验,能够精准解析转录因子结合、表观修饰、非编码 RNA 介导的多层级基因调控网络。设备小型化、自动化、多样本兼容的特点,适配分子生物学实验室常规转录调控机制基础研究,可为基因表达调控、表观遗传、肿瘤分子机制等方向提供标准化、可靠的核酸前处理技术支撑,具备广泛的科研应用推广价值。