一些樣本來源在其RNA或內含物方面存在著顯著不同,可能導致RNA的分離和分析過程出現問題。當操作這些樣本來源時需要一些特別注意事項。本節將針對大量不同樣本來源的操作進行探討。
植物
從植物材料中分離RNA會遇到一些特殊困難,常規技術在用于植物樣本之前一般要先經過條件優化。一些植物代謝產物的化學性質與核酸相似,導致其難于從RNA制備產物中除去。(使用不當的)純化方法(如鹽類或苯酚)所導致的代謝物(例如多糖類、多酚類和黃酮類)或污染物與目的RNA的共分離,可能造成對酶促反應的抑制,或導致紫外分光光度測定和凝膠電泳結果上的偏差。從植物材料中分離RNA的過程中可能遇到的困難還包括由于較高粘性導致的吸取體積錯誤,以及儲存過程中的RNA降解問題。
通常對植物的生長條件進行優化,使其不產生高水平的植物代謝產物,可有助于對RNA的有效分離。由于植物種類之間存在較大差異,因此對其生長條件很難有同一的指導標準。不過作為普適原則,建議盡可能使用健康幼嫩的植物組織。年輕植物組織的RNA得率通常高于年老組織,因為前者在等重條件下通常比后者包含更多的細胞。而且等重的年輕組織通常也包含更少的代謝物。此外,許多“自定義”的RNA分離方法都推薦將植物組織在黑暗中培養1–2天后再進行收獲,以避免形成植物代謝物的高水平積累。
心臟、肌肉和皮膚組織
從例如骨骼肌、心臟和皮膚組織一類的樣本中分離RNA可能比較困難,因為此類樣品中含有大量的收縮性蛋白、結締組織和膠原。為了去除這些可能對RNA分離造成干擾的蛋白,需要使用蛋白酶或含苯酚的裂解試劑對此類樣本進行處理。不過,蛋白酶的消化過程需要避免RNA發生降解。
細菌
細菌mRNA的很多基本特征都不同于真核生物的mRNA。原核生物的mRNA沒有5’帽子,也很少具有poly A尾。缺少poly A尾的mRNA無法通過雜交進行捕獲。另外,也無法在合成初始鏈的過程中使用寡聚脫氧胸腺嘧啶核苷(oligo–dT)引物,只能使用隨機引物作為替代。
此外,細菌RNA也十分地不穩定,快速生長的品種中RNA的平均半衰期約為3分鐘。某些細菌的mRNA在翻譯同時即發生降解。因此對于嘗試從細菌中分離mRNA的研究人員來說,這可算是一個大麻煩。也由于細菌中的mRNA的周轉(從生成到降解)非常快,造成原核生物的基因表達研究比真核生物更為困難。為了精確地保留基因表達譜,并使完好mRNA的得率最大化,在樣本獲取和加工之前需要對其進行穩定處理。
血液
血液直接源于臨床分析的收集樣本。在收集管中使用RNA穩定處理試劑可成功保存血液樣本的RNA。從血液中分離RNA的方法,需要能夠確保生成無污染物或酶抑制劑的高質量RNA。血液中所含有的大量酶抑制劑會對下游的RNA分析造成干擾。此外,如肝素和EDTA等一類常規的抗凝血劑也會干擾下游分析。應注意抗凝血劑并不會對RNA起到穩定化作用。
人類血液中的紅血球(血紅細胞)不含細胞核,因此不會合成RNA;通常情況下這類細胞僅含有非常微量的RNA,而不是RNA分離的主要對象。從全血中分離RNA的主要靶標細胞為白血球(白細胞),這類細胞含有細胞核和RNA。白血球由三種主要的細胞類型構成:淋巴細胞、單核細胞和粒細胞。
由于健康的血液中所含的紅細胞數量約為白細胞的1000倍,去除紅細胞會有助于簡化RNA分離步驟。可通過選擇性地裂解紅細胞來達到此目的,因為紅細胞對低滲休克更為敏感(相比白血球),在低滲緩沖液中會迅速發生破裂。
裂解紅細胞的另一種常見替代方法是Ficoll密度——梯度離心法。與紅血球裂解法不同,Ficoll密度——梯度離心法僅獲取單核的細胞(淋巴細胞和單核細胞),而會去除粒細胞。經Ficoll密度––梯度離心法分離出的單核細胞能夠使用與其他動物細胞一樣的方法進行RNA分離。
FFPE組織樣品
福爾馬林固定,石蠟包埋(FFPE)的組織樣本是生物醫學研究中的重要和廣泛的樣本來源。越來越多的研究者開始針對FFPE樣本開始分子水平的分析,因此考慮這些樣本的獨特屬性以發展針對性的分離方法變得越來越重要。
由于在固定和包埋過程中使用了甲醛,通常會使FFPE樣本中的核酸發生嚴重的片段化和化學改變。因此,從FFPE樣本中分離到的核酸會比新鮮樣本或冰凍樣本的分子量更低。其片段化程度基于樣本類型、保存期長短,以及固定、包埋和儲存的條件而發生變化。盡管在凝膠電泳或芯片實驗室(lab–on–a–chip)分析等標準質量控制分析中無法測得甲醛修飾情況,但后者實際會對酶學分析造成嚴重干擾。
為了將FFPE儲存法對RNA轉錄物的影響降至最低,應牢記下列小貼士:
盡可能快地取樣和固定組織
不要使用厚度超過5 mm的樣本,樣本固定時間不宜過長(最長24小時)
使用優質的試劑進行石蠟包埋,不要加入其它添加劑
盡可能避免對樣本進行染色
適當地儲存FFPE樣本(RNA在4°C可完好保存至1年,優于保存在室溫或更高溫度)
使用適當的脫石蠟步驟
RNA分離應包含一個解交聯的步驟
| 特定RNA病毒 |
| 科病毒基因組AdenoviridaeAdenovirusdsDNAArenaviridaeLassa virusssRNABornaviridaeBorna disease virusssRNABunyaviridaeHantaan virusssRNACaliciviridaeHepatitis E virus, Norwalk virusssRNAFiloviridaeEbola virusssRNAFlaviviridaeHepatitis C and G viruses, Dengue virusssRNAHepadnaviridaeHepatitis B virusss/dsDNAHerpesviridaeHerpesviruses (HSV; CMV; EBV; HHV6, 7, 8)dsDNAPapovaviridaeHuman papillomavirus, JC virusssDNAParamyxoviridaeParainfluenza virus, respiratory syncytial virus, rubulavirusssRNAParvoviridaeParvovirus B19 (erythrovirus)ssDNAPicornaviridaeCoxsackie virus, foot-and-mouth disease virus, hepatitis A virus, poliovirus, rhinovirusssRNAReoviridaeRotavirusdsRNARetroviridaeHuman foamy virus, human immunodeficiency virus, human T-cell leukemia virusssRNARhabdoviridaeRabies virusssRNA |
純RNA可以儲存在–20°C或–70°C的不含RNase的水中。在上述條件下,1年內都不會發生RNA降解。