解开基因组DNA分子的简单方法

研究人员一直都试图寻求一种有效的方法，来解开DNA以研究其结构。目前，比利时鲁汶大学的化学家和工程师，设计出一种异常简单和有效的解决方案：他们将遗传物质注入到一滴水中，用吸管尖将其拖过覆盖有粘性聚合物的玻璃板。液滴就像一个球一样滚过底板，将DNA粘到底板表面。然后，就可以在显微镜下研究被解开的DNA。研究结果发表在2015年2月份的《ACS Nano》杂志。

　　

生物通报道：线性DNA分子的沉积，是许多单分子基因组学方法的重要步骤，包括DNA图谱、纤维-FISH和几种新兴的测序技术。在理想的情况下，这些实验中存放的DNA是完全线性和均匀拉伸的，从而使我们能够准确地测量距离。然而，在很少的情况下，当前用于在一个表面捕获和线性化DNA的方法，往往需要复杂的表面制备和大量起始原料，以完成基因组规模的作图。这对技术要求很苛刻，阻碍了它们在新兴基因组学领域的应用，例如单细胞分析。延伸阅读：你试过如此简单方便地得到高质量的核酸吗?。

研究人员一直都试图寻求一种有效的方法，来解开DNA以研究其结构——在显微镜下巧妙地解开和理顺。目前，比利时鲁汶大学的化学家和工程师，设计出一种异常简单和有效的解决方案：他们将遗传物质注入到一滴水中，用吸管尖将其拖过覆盖有粘性聚合物的玻璃板。液滴就像一个球一样滚过底板，将DNA粘到底板表面。然后，就可以在显微镜下研究被解开的DNA。研究人员在2015年2月份的《ACS Nano》杂志描述了这一技术。

有两种方法来解码DNA：DNA测序和DNA图谱。在DNA测序过程中，我们研究DNA短链来确定一个DNA分子内核苷酸的确切顺序——碱基A，C，G和T。该方法可让我们进行非常详细的遗传分析，但很花费时间和资源。

对于不需要详细分析的应用来说，例如确定一段给定的DNA片段是否属于一种病毒或细菌，科学家会选择DNA图谱。该方法使用尽可能长的DNA片段来测定DNA的“大画面”结构。

DNA图谱可以与荧光显微镜结合使用，以快速识别DNA的基本特征。

在这项研究中，研究人员描述了他们以前开发的一种作图技术的改进版本，称为fluorocoding，化学家Jochem Deen解释说：“使用fluorocoding时，我们用彩色染料标记DNA，使其在荧光显微镜下是可见的。然后将其插入放在玻璃板上的一滴水和少量酸中。注入DNA的水液滴蒸发，留下伸展的DNA模式。”

他继续说：“但这种沉积技术是复杂的，并不总是产生对DNA图谱很理想的长的、拉直的DNA。”他们组织了一个化学家和工程师的多学科小组，专门研究液体如何表现，以探讨如何优这种化技术。

工程师Wouters Sempels解释说：“我们这种改进的技术结合了两种因素：一滴水的自然内流动态和一种称为Zeonex的聚合物，可与DNA结合的特别好。”

“滚滴技术”是很简单、低成本和有效的，Wouters Sempels解释说：“我们用一种覆盖有一层聚合物Zeonex的玻璃薄片。我们不是让注入DNA的水液滴在玻片上干燥，而是用吸管尖将其拖过玻片。液滴在玻片上就像一个球，使DNA粘到玻片的表面。以这种方式被玻片“捕获”的DNA更长、更直。”

为了测试该技术的有效性，研究人员将其应用于确切长度已知的病毒DNA。使用滚动液滴技术捕获的DNA，长度与已知的病毒DNA长度相匹配。

滚动液滴技术可以很容易地应用于临床设置，快速识别DNA的特点，研究人员说：”我们的技术只需要很少的起始材料，可以快速地进行。例如，它可以非常有效地确定，患者是否感染了一种特定类型的病毒。在这项研究中，我们集中在病毒的DNA，但该技术也可以很容易地用于人类和细菌DNA。”

该技术最终可能也有助于癌症研究和诊断。Wouters Sempels说：“经过进一步完善这项技术，我们能够迅速分辨出健康细胞和癌细胞之间的差异。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Combing of Genomic DNA from Droplets Containing Picograms of Material
Abstract：Deposition of linear DNA molecules is a critical step in many single-molecule genomic approaches including DNA mapping, fiber-FISH, and several emerging sequencing technologies. In the ideal situation, the DNA that is deposited for these experiments is absolutely linear and uniformly stretched, thereby enabling accurate distance measurements. However, this is rarely the case, and furthermore, current approaches for the capture and linearization of DNA on a surface tend to require complex surface preparation and large amounts of starting material to achieve genomic-scale mapping. This makes them technically demanding and prevents their application in emerging fields of genomics, such as single-cell based analyses. Here we describe a simple and extremely efficient approach to the deposition and linearization of genomic DNA molecules. We employ droplets containing as little as tens of picograms of material and simply drag them, using a pipet tip, over a polymer-coated coverslip. In this report we highlight one particular polymer, Zeonex, which is remarkably efficient at capturing DNA. We characterize the method of DNA capture on the Zeonex surface and find that the use of droplets greatly facilitates the efficient deposition of DNA. This is the result of a circulating flow in the droplet that maintains a high DNA concentration at the interface of the surface/solution. Overall, our approach provides an accessible route to the study of genomic structural variation from samples containing no more than a handful of cells.