3. 样本采集、保存与运输

测序结果的上限,往往在样本离开生物体的那一刻就已经被决定。核酸在离体后迅速面临酶解、氧化、微生物增殖和化学修饰,而不同样本基质对降解的敏感程度差异极大。本节围绕“采集—保存—运输—质控”这条链路,说明不同样本类型的规范操作、保存液的选择逻辑、冷链参数,以及如何在进入建库前判断样本是否可用。

一、不同样本类型的采集规范

样本类型决定了采集容器、抗凝剂、采集量和处理时限,不能一概而论。

  • 外周血(gDNA):优先使用 EDTA 抗凝管(K₂EDTA),采血量常规 2~5 mL。肝素会抑制后续酶反应,除非有明确去除方案,否则不用于 gDNA 建库。采血后轻柔颠倒混匀 8~10 次,避免剧烈振荡导致溶血。
  • 外周血(cfDNA):必须使用含稳定剂的专用采血管(如 Streck cfDNA BCT 类),可室温稳定数天;若用普通 EDTA 管,需在 4~6 h 内完成血浆分离,否则白细胞裂解释放的基因组 DNA 会严重稀释真实 cfDNA 信号。
  • 新鲜组织:离体后 30 min 内切成 ≤0.5 cm³ 小块,液氮速冻或直接投入 RNAlater。肿瘤组织应避开坏死区,必要时由病理确认肿瘤细胞含量(一般要求 ≥20%)。
  • FFPE 组织:关注固定时间(推荐 6~24 h 中性缓冲福尔马林),固定不足或过度都会影响核酸提取质量;切片厚度与存放时间需记录。
  • 唾液:采集前 30 min 禁食、禁水、禁烟,使用含保存液的专用采集器,避免口腔黏膜脱落细胞过多引入宿主与微生物比例失衡。
  • 粪便:新鲜样本应在 15 min 内分装并冻存或加入保存液,因为肠道菌群组成在室温下数小时内即发生显著漂移。
  • 培养细胞:弃培养基后用 PBS 轻洗,直接加裂解液或冻存,避免反复冻融。

二、保存液的选择逻辑

保存液的核心作用是抑制核酸酶、稳定细胞膜或裂解细胞并固定核酸。选择时按“样本类型 + 下游用途 + 运输时长”三个维度判断:

  • RNAlater:适用于组织与细胞,通过高浓度硫酸铵沉淀核酸酶,样本可在 4 ℃ 保存数天、-20 ℃ 长期保存。缺点是会稀释样本,且不适用于血液。
  • DNA/RNA Shield 类:可裂解细胞并灭活酶,适合唾液、粪便、拭子,室温运输友好。
  • cfDNA 稳定剂:通过固定白细胞膜防止基因组 DNA 释放,是 cfDNA 运输的关键。
  • 乙醇/异丙醇:用于已纯化核酸的沉淀保存,不用于原始样本。
保存液不是“越强越好”。若下游要做微生物组或活菌分析,强裂解型保存液会破坏可培养性;若只做核酸测序,则优先选择灭活型保存液以提升运输安全性。

三、冷链运输参数

温度是运输环节最容易被忽视却影响最大的变量。常用区间如下:

温度区间适用样本关键控制点
室温(15~25 ℃)含稳定剂的 cfDNA 管、DNA/RNA Shield 样本避免阳光直射,记录启运与到达时间
4 ℃短期运输的全血、组织冰袋+保温箱,避免直接接触冰袋造成局部冻结
-20 ℃已冻存核酸、部分组织干冰或低温冰袋,防止反复冻融
-80 ℃ / 干冰长期保存样本、RNA 样本干冰量按运输时长 1.5 倍估算,箱内留温度记录仪

运输中应放置温度记录仪,到达后核对全程温度曲线是否越限。若出现温度波动,需评估波动幅度与持续时间,再决定是否继续建库。

四、样本质量控制

进入建库前,至少完成以下质控判断:

  • DNA 样本:Qubit 定量(不依赖 Nanodrop 的 A260/A280 作为唯一依据),A260/A280 在 1.8~2.0,A260/A230 ≥2.0;琼脂糖凝胶或片段分析确认无明显降解拖尾。
  • RNA 样本:RIN 值 ≥7(常规转录组),A260/A280 在 1.9~2.1;若 RIN 偏低但目标为降解容忍型文库,需在报告中注明。
  • cfDNA:片段分布以 167 bp 主峰为主,高分子量峰占比过高提示白细胞裂解污染。
  • 微生物样本:关注宿主 DNA 比例与菌群多样性,必要时先做 qPCR 评估细菌载量。
质控不合格的样本不应“先建库看看”。低质量输入会放大批次效应,导致数据不可解释,且浪费测序成本。建议在样本接收环节设置明确的放行/拒收标准。

五、链路可视化:从采集到放行

下图把本节的关键对象、保存液选择、温度区间与质控放行判断整合为一条可对照的链路,便于在实际操作中逐项核对。

样本采集—保存—运输—质控放行链路 ① 采集 血液:K₂EDTA 2~5 mL cfDNA:专用稳定管 组织:≤0.5 cm³ 速冻 粪便/唾液:专用采集器 记录:时间、体积、编号 ② 保存液选择 RNAlater:组织/细胞 DNA/RNA Shield:唾液/粪便 cfDNA 稳定剂:全血 乙醇:已纯化核酸 按“类型+用途+时长”选 ③ 冷链运输 室温:稳定剂样本 4 ℃:短期全血/组织 -20 ℃:冻存核酸 干冰:RNA/长期保存 温度记录仪全程监控 ④ 质控放行 Qubit 定量 A260/A280 1.8~2.0 RNA RIN ≥7 cfDNA 167 bp 主峰 合格→建库 / 不合格→拒收 放行判断要点 • 温度曲线是否越限?波动幅度与持续时间是否可接受? • 核酸完整性、纯度、片段分布是否满足下游文库要求? • 样本标识、采集时间、保存条件是否可追溯? 常见风险点 肝素抗凝 → 抑制酶反应;cfDNA 用普通 EDTA 管久置 → 基因组 DNA 污染;组织反复冻融 → 核酸断裂; 干冰不足导致中途升温 → RNA 降解;仅凭 Nanodrop 判断纯度 → 低估蛋白/盐残留。

把上述链路固化为实验室的样本接收 SOP,并在每个节点留下可追溯记录,才能保证后续建库与测序的数据真正反映样本本身的生物学状态,而不是运输与保存过程引入的假象。