Новый путь к ДНК бактериям

TU Wien и IFA Tulln разрабатывают метод, который позволяет извлекать ДНК из бактерий в течение нескольких минут. До сих пор это было сложным и трудоемким процессом.

Генетические исследования бактерий часто очень важны – например, когда нужно узнать, есть ли у определенного штамма бактерий гены, которые делают его устойчивым к определенным антибиотикам. Тем не менее, извлечение ДНК из бактерий до сих пор было сложной задачей, которая заняла несколько часов.

Межуниверситетский департамент сельскохозяйственной биотехнологии (IFA) в Тулне, совместно управляемый Венским университетом почвенной культуры, и Венским университетом ветеринарной медицины, разработали новый метод, позволяющий добиться успеха в течение нескольких минут. Решающее значение имеют две ионные жидкости, специально отобранные для этой цели и уже поданные на патент. Теперь новый метод был опубликован в журнале „Nature Scientific Reports“.

Устойчивые клеточные стенки.

“Чтобы приблизиться к ДНК бактерий, нужно открыть клеточную стенку”, — говорит Георг Рейшер из межуниверситетского центра сотрудничества в области воды и здоровья. Это сложно – ведь клеточная стенка бактерий, в конце концов, выдерживает трудные условия. Используется специальные ферменты, которые через некоторое время могут разблокировать клеточную стенку. После этого содержимое клетки вытекает и полностью растворяется, конечный продукт после этого может быть очищен для того чтобы извлечь ДНК. Однако этот процесс может занять несколько часов.

В исследованиях биологи полагались не на ферменты, а на ионные жидкости. Это органические соли, которые являются жидкими при комнатной температуре. У них есть огромное преимущество — не разрушать молекулы ДНК.

Уже были исследования, в которых было показано, что ионные жидкости могут использоваться в качестве инструмента для извлечения ДНК из плоти. Однако мясные клетки имеют лишь сравнительно тонкую клеточную мембрану. Проникновение через стабильную клеточную стенку бактерии ДНК внутрь — более сложная задача. Различают грамотрицательные и грамположительные бактерии – грамположительные особенно устойчивы. При этом они особенно интересны для исследований: многие важные патогены, которые могут быть опасны для человека, — грамположительные бактерии.

Два полных удара.

Были рассмотрены ионные жидкости, которые могут быть пригодны для растворения клеточных стенок. В многочисленных испытаниях специалисты нашли две жидкости, которые преуспевают в этом подвиге: холин Гексаноат и 1-этил-3-метилимидазолий ацетат.

Эти две ионные жидкости могут обнаруживать как грамотрицательные, так и грамположительные бактерии. Этого достаточно, чтобы вывести бактерии в течение пяти минут при температуре 60°C с одной из этих жидкостей в контакте. Полимеры, из которых построена клеточная стенка, делаются растворимыми, бактерия растворяется, и образуется смесь веществ, содержащая невредимые молекулы ДНК.

Это избавляет от сложных, трудоемких операций в лаборатории. Это важный прогресс для многих областей исследований, для экологических исследований, безопасности пищевых продуктов или клинической диагностики. Две жидкости уже запатентованы при поддержке исследовательской и трансферной поддержки TU Wien. Исследовательская группа TU Wien и IFA Tulln уверены, что новый метод теперь будет распространяться на международном уровне.

Извлечение нуклеиновых кислот из микроорганизмов для последующего применения в молекулярной диагностике по-прежнему является трудоемкой процедурой. Разработан способ быстрого получения геномной ДНК из бактерий на основе гидрофильных ионных жидкостей (ГЖС). Во-первых, было протестировали восемь ILs в различных буферных системах для их ингибирующего воздействия на количественную ПЦР. Потенциал лизиса клеток различных комбинаций Ил / буфера оценивали путем нанесения на Enterococcus faecalis как модельный организм для грамположительных бактерий. Два лучших ILs, гексаноат холина и ацетат 1-этил-3-метилимидазолия, были сравнены с эталонным ферментативным методом и двумя коммерческими наборами для экстракции ДНК. Все методы были оценены на 4 грамположительных и 4 грамотрицательных бактериальных видах, которые уместны для окружающей среды, еды, или клинических диагностик. По сравнению с эталонным методом, экстракционные выходы процедуры на основе IL находились в пределах одного порядка величины для большинства штаммов.

Окончательный протокол для извлечения ДНК с использованием двух ILs является очень дешевым, позволяет избежать использования опасных химических веществ и может быть выполнен за пять минут на простом нагревательном блоке. Это делает идеал метода для высокого объема образца и предлагает возможность для извлечения ДНК от бактерий в ресурсно-ограниченных установках.

Земной биолог
Яндекс.Метрика