2. 样本接收与核酸提取质控

文库构建的第一步并不是“上机加接头”,而是把样本变成一份合格、可追溯、可判断的核酸模板。样本类型、保存运输条件、提取方法、浓度纯度以及降解程度,都会直接决定后续建库能否成功。本节围绕四个关键环节展开:样本类型与完整性评估、DNA提取方法选择、浓度与纯度检测、降解样本的判定与处理策略。

一、样本类型与完整性评估

常见样本可分为三类:高完整性样本(新鲜血液、培养细胞、新鲜组织)、中等完整性样本(冷冻组织、唾液、部分植物叶片)、低完整性/降解样本(FFPE组织、古DNA、环境DNA、长期室温放置的样本)。样本接收时,应记录样本类型、采集时间、保存温度、运输方式、外观(是否溶血、是否反复冻融)等信息。

完整性评估最直观的指标是琼脂糖凝胶电泳:完整基因组DNA应呈现一条清晰、高分子量、无明显拖尾的主带;若主带模糊、向低分子量区域拖尾,说明存在降解。更精细的评估可用DIN(DNA Integrity Number)或RIN(RNA Integrity Number),DIN值范围1~10,通常DIN≥7视为完整性良好,DIN 3~7为中度降解,DIN<3为严重降解。对于FFPE样本,还需关注片段化程度,因为甲醛固定会导致DNA交联和断裂。

样本接收与完整性评估决策路径 样本接收 记录类型/温度/外观 完整性评估 电泳 / DIN / RIN DIN/RIN 是否≥7? 完整 常规建库 降解程度分级 DIN 3~7 中度 / DIN<3 重度 处理策略 中度:片段化建库 / 重度:修复或放弃 常见样本类型 • 新鲜血液 / 培养细胞 • 冷冻组织 / 唾液 • FFPE 组织 • 古DNA / 环境DNA • 植物叶片 / 微生物 完整性依次递减 →

二、DNA提取方法选择

提取方法的选择取决于样本类型、通量和下游应用。常见方法包括:

  • 酚-氯仿法:经典方法,得率高、片段长,但操作繁琐、使用有毒试剂,适合对纯度要求高、样本量大的场景。
  • 硅胶柱法:操作简便、重复性好,适合血液、组织、细胞等常规样本,但片段回收偏短,对FFPE等降解样本可能丢失小片段。
  • 磁珠法:易于自动化、高通量,适合大规模样本处理,通过调整磁珠与DNA比例可选择性回收不同片段长度。
  • FFPE专用提取:需脱蜡、蛋白酶K消化、可能辅以脱交联处理,以最大限度恢复可建库的DNA。

选择时需权衡:样本量是否充足、是否需要保留小片段、是否要自动化、下游是WGS还是靶向捕获。例如,FFPE样本建议使用专门针对片段化DNA优化的磁珠法或柱法,避免过度剪切。

三、浓度与纯度检测

提取完成后,必须检测浓度和纯度。常用方法有:

方法检测对象优点局限
NanoDrop(紫外分光)总核酸浓度快速、微量无法区分DNA/RNA,受蛋白、酚、盐干扰
Qubit(荧光染料)双链DNA特异性准确、不受单链/RNA干扰仅测浓度,不反映纯度
琼脂糖凝胶电泳片段大小与完整性直观判断降解半定量,低浓度样本不敏感

纯度指标:A260/A280应在1.8~2.0之间,低于1.8提示蛋白或酚污染;A260/A230应大于2.0,低于2.0提示盐、糖或有机溶剂残留。若纯度不达标,可用磁珠纯化或乙醇沉淀进行二次纯化。

四、降解样本的判定与处理策略

降解样本的判定依据:电泳主带消失或严重拖尾、DIN<7、Qubit浓度低但NanoDrop浓度高(提示存在大量单链或RNA)、A260/A280异常。处理策略需分情况:

  • 中度降解(DIN 3~7):可尝试片段化建库,适当增加起始量(如从100 ng提高到500 ng~1 μg),使用耐受降解的建库试剂盒,并减少PCR循环数以避免偏向性。
  • 重度降解(DIN<3):若样本珍贵,可尝试DNA修复(如FFPE修复液、UDG/APE1处理),但修复可能引入错误;若无法修复,建议放弃或改用短片段测序策略。
  • FFPE样本:需评估片段分布,通常以100~300 bp为主,建库时应选择专门针对短片段优化的方案,并注意去交联。
实操建议:接收样本时即建立“样本护照”,记录DIN/RIN、浓度、纯度、提取方法、操作人、日期。对于降解样本,建议在提取后立即分装,避免反复冻融。若浓度低于1 ng/μL,可考虑全基因组扩增(WGA),但需注意扩增偏向性和等位基因丢失。
常见误区:仅凭NanoDrop浓度判断样本可用性。NanoDrop测的是总核酸吸光度,可能包含RNA、游离核苷酸、蛋白等。建库前应以Qubit或数字PCR等特异性方法确认双链DNA实际投入量。

综上,样本接收与核酸提取质控的核心是:先判断样本类型与完整性,再选择匹配的提取方法,然后用荧光法准确定量、用紫外法评估纯度,最后根据降解程度决定建库策略或放弃。只有把这一步做扎实,后续的末端修复、接头连接和扩增才有稳定的模板基础。