世界上有哪幾種基因保存技術?

2020-08-25 恩氏基因

任何生命有誕生就會有消亡。

在人類歷史發展的進程中,用什麼保存「信息」最長久呢?紙張會粉碎、硬碟會降解,就連石碑經過時間的衝刷,長長久久下來都會變成粉末。

但有一種物質,卻能在漫長的時光中保存下來,那就是:DNA。DNA儲存著我們全部的生物信息,並通過一代一代的繁衍遺傳,將生命的信息保存下來。

我們的身體是由大約40-60萬億個細胞組成,絕大多數細胞有細胞核,每個核裡都有23對染色體。這23對染色體一半來自父親,一半來自母親,含有約30億個DNA鹼基對,而基因就是具有遺傳效應的DNA片段。

基因決定了細胞的功能和壽命,如果把人體比作一個大型工廠,那麼基因就是一本「生產說明書」,它指導著細胞產生怎樣的蛋白,有怎樣的功能,有多長的壽命。

基因不僅決定了你的發色、膚色、身高、體重等等,還決定了你是否可能會患上有些疾病,包括癌症。

是基因,讓你成為獨一無二的你。

千百年來,人們始終都在思考和探索,試圖找到能夠讀懂人類基因的有效途徑。

1985年,美國科學家率先提出「人類基因組計劃」,人類基因組蘊含著人類生、老、病、死的絕大多數遺傳信息,讀出它將為疾病的診斷、新藥物的研製和新療法的探索帶來革命性的變革,不亞於「阿波羅登月計劃」。

人類基因組計劃


2003年,人類基因組序列圖繪製完成,讀出了人類生命的「說明書」。到如今,不到20年的時間,基因科技這個「舊時王謝堂前燕」,已翩然飛入尋常百姓家。

基因科技在日常生活及疾病診治中得到越來越普遍的應用,幾乎每個人可能都有接觸到,比如新生兒遺傳疾病篩查、無創DNA產前檢測、腫瘤基因檢測、安全用藥基因檢測、基因身份證,以及基因治療,腫瘤新生抗原疫苗等等。

或許在不久後的將來,如同現在醫生要詢問病史一樣,每個病人就醫需要自帶一份全基因序列的數據,就像帶著自己的生命說明書。

在這之前,保存好一份嬰兒基因十分重要,嬰兒基因是一個人除受精卵時期外一生中最原始、最健康、突變量最少的基因。就像一部手機,剛買時是最新的,保留有出廠時的設置。

很多疾病的發生都與後天基因突變有關,保留好這一份嬰兒基因樣本,將來用於與患病時的病變組織基因對比,發現哪些基因位點發生了突變,輔助疾病診斷及指導選擇合適的藥物。

那麼,有哪些方法可以保存基因呢?下面吉萌就來介紹下世界上常用的幾種保存方法。

由於環境中我們賴以生存的要素:氧氣、陽光、溫度等等,都會讓DNA分解,此外自然界中的各種微生物也是DNA的「天敵」。

因此,想要DNA能夠長久保存並保持穩定,就要隔絕這些要素。


不同的保存技術


1、液氮保存技術

保存條件:-196℃液氮中保存

保存期限:長期保存

液氮保存技術,是將DNA樣本放在-196℃的液氮中進行低溫保存。優點是能夠實現長期保存,能夠滿足未來基因檢測及基因治療運用的需求。

但保存要求條件高,且價格比較昂貴。需要通過專業設備(液氮罐)來保存,並時刻保持冷凍狀態,一旦液氮保存裝置發生問題,DNA樣本就會出現質量問題。


2、電製冷保存

保存條件:-80℃溫度

保存期限:長期保存

電製冷保存,通常保存在-80℃環境中,需要使用專業的保存設備進行保存,如-80℃冷凍冰箱。

科研機構常使用這種保存方式長期保存研究用的生物樣本,但保存期限比液氮保存技術稍短。


3、低溼休眠保存技術

保存條件:冰箱冷藏

保存期限:100年以上

美國Securigene公司的低溼休眠保存技術,可以將純化後的DNA密封在DNA膠囊裝置內,並放置在冰箱內冷藏保存。

價格較低,在389美金左右,保存的DNA也能夠滿足使用需求。但易受冰箱保存條件影響,一旦冰箱斷電,會影響到保存品的質量。


4、納米分子包覆技術

保存條件:室溫保存

保存期限:100年以上

納米分子包覆技術,通過採集口腔脫落的口腔黏膜上皮細胞,從中提取出DNA分子顆粒,並在表面上包裹一層包覆層,形成核-殼結構,使製作好的基因保存品有很好的穩定性,能夠在室內常溫保存。

使用納米分子包覆技術製作的基因保存品,能夠滿足未來疾病精準對比檢測使用的需求。價格相對高昂,20年保存期大約需要13000元人民幣。


5、幹血片保存法

保存條件:常溫保存

保存期限:10-20年

曾經有寶媽問吉萌,在xx機構也看到有基因保存的方法,是採用的足跟血,是不是比唾液保存更好?

其實,正常人體中除了成熟的紅細胞(成熟的紅細胞為了增加血氧的攜帶能力,把細胞核「丟掉了」)外,每一個細胞裡都有DNA,包括唾液中的口腔黏膜上皮細胞。

不管是採血還是用唾液,都是採集其中的細胞,從細胞中提取DNA。原理都一樣,基因保存選用唾液採樣,無創無痛更安全。

幹血片保存法就是使用一根刺針,刺破足底採集一管血,然後滴到採樣紙上,再將幹血片放在密封袋裡,儲存在檔案櫃裡面。

這種方法採樣相對簡單,保存難度也較低,常溫保存即可。缺點是保存時間較短,幹血片保存法保存的DNA實物,沒有經過提純化處理,會在空氣、微生物等作用下發生降解。

因此,僅能用於個人身份鑑定,比如走失後對比DNA鑑定身份,不能用於基因治療的使用。


6、固相吸附技術

保存條件:常溫(35℃以下)保存

保存期限:100年以上

固相吸附技術,是將樣本中細胞裂解提取DNA,經過反覆洗滌沉澱去除影響DNA純度的蛋白質和RNA等雜質,獲得高純度的DNA。

並進行乾燥後吸附到特定固相載體(比如玻璃珠、矽珠等)上,製作成白色粉末顆粒狀的固態基因成品,密封保存在充滿氮氣的安瓿瓶中,經過避光處理、防潮保護、抗震設計等處理後,使基因保存品能夠在室溫(35℃以下)條件下長期穩定保存。

相比液氮保存、電製冷等技術價格較低,實現了常溫保存和家庭保管,保存期長達100年,能夠滿足未來疾病精準對比檢測和基因治療使用的需求。

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