如何从唾液中提取细菌DNA

作者:新景实验室
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人每天分泌唾液在1.0-1.5 L左右,里面包含大量的消化酶、溶菌酶、免疫球蛋白、各种无机盐离子以及白细胞、口腔脱落细胞、各种菌体细胞甚至是病毒,唾液样本分析是人体健康的重要指标之一。而唾液样本采集作为一种对人体无伤害、无痛苦采集方法,也更容易被广泛接受。唾液中含有丰富的DNA,在一个如此庞大且丰富的背景下检测相对含量很低的单一细菌DNA是很难的。所以问题来了,我们要如何从大量的唾液样本中提取出微量的细菌DNA呢?

首先我们来计算一下,我们要提取的DNA到底有多少?1 ml唾液大约含1亿个细菌,看似数量庞大,然而将它们的DNA全部提出来也不足1 μg,更何况人体唾液中的细菌种类繁多,据相关文献所述,人口腔细菌多达800多种,平均下来每种细菌DNA的含量已经是痕量级的了,而1 ml唾液中人的DNA含量在20 μg左右,这是好几个数量级的差距啊!

关于提取临床样本细菌DNA,比较保守的方法就是煮沸法,因为煮沸法一管操作,简单快速,省时省力,当然煮沸法也存在着不可忽视的缺陷,这在我们下面的对比实验中会一一体现出来。我们本次的实验就是对比煮沸法和Simgen口腔拭子细菌纯化试剂盒两种方法分别从唾液中提取细菌DNA,谁更胜一筹呢?

实验材料及试剂:

枯草芽孢杆菌及相应特异性引物、唾液、煮沸法试剂、口腔拭子DNA纯化试剂盒(cat.no4300050.2×SYBR Green PCR MixSimgencat.no.7106100

实验设备:

水浴锅、高速离心机、移液器及荧光PCR

实验方法:

1、枯草芽孢杆菌挑单菌落于5 ml LB培养基中,37℃ 220 rpm过夜培养,为了模拟出唾液中微量细菌DNA的效果,我们用唾液按10倍梯度稀释培养后的菌液,取10-310-410-510-6四个梯度作为提取样本进行实验。我们使用Simgen口腔拭子细菌DNA纯化试剂盒和煮沸法各提一组梯度样本。


 SIMGEN口腔拭子DNA试剂盒

 

2、煮沸法操作非常简单:取50 μl煮沸法试剂加50 μl样本,100℃水浴10 min12000 rpm离心吸取取50 μl上清。

3、Simgen口腔拭子细菌DNA纯化试剂盒方法:180 μl样本加入20 μl Buffer A1020 μl蛋白酶K贮存液,56℃ 水浴10 min加入500 μl Buffer AC,旋涡震荡数秒混匀,过核酸纯化柱,12000 rpm离心30 s弃滤液,加入700 μl Buffer WBR12000 rpm离心30 s14000 rpm空离1 min加入50 μl Buffer TE洗脱DNA

4、将洗脱下来的DNA进行荧光定量PCR检测。

反应体系:

simgen-植物DNA试剂盒-反应体系
 反应条件:

 Stage 1:预变性        Reps1

                 95℃   1 min

 Stage 2PCR 反应     Reps40

                 95℃   5 s

                 60℃  33 s

 Stage 3:融解曲线绘制  Reps1

                 95℃   15 s

                 60℃   20 s

                 95℃   15 s

实验结果:

 simgen-植物DNA试剂盒-煮沸法和口腔拭子DNA试剂盒法的荧光PCR曲线图
 simgen-植物DNA试剂盒-ct值截图


从上面三张图片我们可以看出,煮沸法和Simgen试剂盒法荧光PCR曲线相关性都很好,但是暴露了煮沸法其中一个致命的缺陷:检测灵敏度低。如图一所示,当以从10-6稀释样本中提取的DNA作为荧光PCR模板时,没有检测到阳性。而在图二中,用Simgen试剂盒的方法,阳性很明显。如果患者唾液内的致病菌含量低于一定量的时候,使用煮沸法很有可能放过这个凶手。

 

我们再来看一下煮沸法和Simgen试剂盒法在不同浓度梯度PCR曲线的对比,Simgen试剂盒法的灵敏度明显比煮沸法高


从四张对比图中可以看出,每一个梯度Simgen试剂盒法都比煮沸法Ct值小3-4个。说明Simgen试剂盒法提取的模板DNA的浓度是煮沸法的10-16倍。回溯DNA提取的过程,这个差异也能找到一定的解释:煮沸法样本初始体积是50 μl,核酸终体积100μl,稀释了1倍;Simgen试剂盒法样本初始体积是180 μl,核酸终体积50 μl,浓缩了3.6倍。在提取效率100%的情况下,Simgen试剂盒法最后提取的核酸浓度应该是煮沸法的7.2倍。算上核酸提取效率上的差异,实际实验中相差10-16倍也可以理解。

新景生物实验室