مواد شیمیایی مورد استفاده در آنالیز DNA در آزمایشگاه

آنالیز DNA شامل انواع مختلفی از آزمایش‌های مولکولی و روش‌های بیولوژیکی است. DNA یک ماده خام شکننده و پیچیده است. بنابراین پردازش و تجزیه و تحلیل آن نیاز به بهترین کیفیت و خالص‌ترین مواد شیمیایی دارد. بسته به نوع انالیز، صدها ماده شیمیایی، از محلول‌های اسیدی و بازی گرفته تا بافرها و رنگ‌ها، در مطالعه DNA نقش دارند. اما درک اینکه چرا برخی از مواد شیمیایی بیشتر استفاده می‌شوند، کلید انجام آزمایش‌های موفقیت‌آمیز و دستیابی به نتایج دقیق، قابل اعتماد و قابل تکرار است.

آنالیز DNA

استخراج DNA روشی برای خالص‌سازی DNA با استفاده از روش‌های فیزیکی و یا شیمیایی است. فردریش میشر^[1] در سال 1869 برای اولین بار جداسازی DNA را انجام داد.

استفاده از تکنیک جداسازی DNA باید منجر به استخراج  DNA شود که خالص و فاقد آلاینده‌هایی مانند RNA و پروتئین باشد. برای استخراج DNA از روش‌های دستی و همچنین کیت‌های تجاری موجود در بازار استفاده می‌شود. بافت‌های مختلف از جمله خون، مایعات بدن، آسپیراسیون مستقیم سیتولوژی با سوزن ظریف (FNAC)، بافت‌های پارافین جاسازی شده با فرمالین، بخش بافت منجمد و غیره را می‌توان برای استخراج DNA استفاده کرد.

استخراج DNA شامل لیز کردن سلول‌ها و حل شدن DNA است که با روش‌های شیمیایی یا آنزیمی برای حذف ماکرومولکول ها، لیپیدها، RNA یا پروتئین‌ها دنبال می‌شود.

در ادامه به بررسی سه مورد از رایج‌ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در آنالیز DNA خواهیم پرداخت.

اتیلن دی آمین تترا استات برای آنالیز DNA

سه نوع DNA برای کارهای علمی خالص‌سازی می‌شود:

• DNA از ژنوم (DNA ژنومی)
• DNA کل از سلول (DNA کل)
• DNA از پلاسمیدها

در خالص‌سازی برای آنالیز DNA سلولی از مواد شیمیایی استفاده می‌شود که امکان تخریب بسیاری از غشاهای سلول را در طول لیز سلولی فراهم می‌کند. ماده شیمیایی اتیلن دی آمین تترا استات (EDTA) اغلب برای از بین بردن یون‌های منیزیم استفاده می‌شود. یون‌های منیزیم برای حفظ استحکام دیواره‌های سلولی مورد نیاز هستند. EDTA باعث می‌شود که این یون‌ها تا حدی ضعیف شوند که فرو بریزند یا پاره شوند و محتویات سلول و DNA برای تجزیه و تحلیل آزاد شود. علاوه‌بر این، EDTA با مهار آنزیم‌هایی که به طور معمول در سلول وجود دارند، از یکپارچگی DNA محافظت و حفظ می‌کند.

کلرید منیزیم برای تقویت DNA

واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) یک روش پیچیده برای آنالیز DNA است که برای تقویت چندین هزار نسخه از یک مولکول DNA استفاده می‌شود. با این حال، مملو از مشکلات فنی و عدم دقت است. بنابراین، بسیاری از دانشمندان به طور معمول چندین مجموعه مختلف از PCR را برای یافتن بهینه‌ترین شرایط و پارامترها برای یک ژن خاص مورد علاقه انجام می‌دهند. یکی از مواد شیمیایی که برای انجام چنین بهینه‌سازی استفاده می‌شود، منیزیم است که آنزیم DNA پلیمراز مورد استفاده در PCR را تثبیت می‌کند و به عنوان یک عامل کمکی ضروری برای فعالیت آنزیم عمل می‌کند. برای PCR ها، منیزیم به شکل بافر کلرید منیزیم استفاده می‌شود.

اتیدیوم بروماید برای رنگ آمیزی DNA

اتیدیوم بروماید یکی دیگر از مواد شیمیایی مورد استفاده در آنالیز DNA است. این کاده رنگی است که با لغزش بین نوکلئوتیدهایی که یک مارپیچ دوگانه DNA را تشکیل می‌دهند، به DNA متصل می‌شود. سپس این رنگ را می‌توان با یک لامپ فرابنفش روشن کرد تا DNA که اتیدیوم بروماید به آن متصل شده است قابل مشاهده باشد. با این حال، حداقل 1 نانوگرم DNA برای اینکه اتیدیوم بروماید به درستی دیده شود، لازم است. اگرچه این روش ارزان است و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما یک ماده شیمیایی جهش‌زا نیز شناخته شده است که باعث سرطان می‌شود. بنابراین استفاده از آن در آزمایشگاه ها بسیار تنظیم شده است و بسیاری از دانشمندان به سمت استفاده از جایگزین‌های کمتر سمی می‌روند.

سخن پایانی

اولین جداسازی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) در سال 1869 توسط فردریش میشر انجام شد. استخراج DNA فرآیند جداسازی DNA از سلول‌های یک نمونه، معمولاً یک نمونه بیولوژیکی مانند خون، بزاق یا بافت است. این شامل شکستن سلول‌ها، حذف پروتئین‌ها و سایر آلاینده‌ها و خالص‌سازی DNA به‌گونه‌ای است که از سایر اجزای سلولی عاری شود. سپس DNA خالص شده را می توان برای کاربردهای پایین دستی مانند PCR، توالی یابی، یا شبیه سازی استفاده کرد. در حال حاضر، این یک روش معمول در بیولوژی مولکولی یا آنالیزهای پزشکی قانونی است.

آنالیز DNA بسته به نوع نمونه و کاربرد پایین دستی می‌تواند به روش‌های مختلفی انجام شود.