磁珠是高通量测序文库构建过程中的必备产品之一，可以纯化DNA或RNA、筛选目标大小DNA片段，靶向富集目标核酸。随着测序技术的发展，也开始出现了专精于不同应用领域的磁珠，高通量测序文库构建中常用到的有DNA纯化磁珠、DNA分选磁珠、RNA纯化磁珠及mRNA富集磁珠等。
 

一、DNA磁珠

1. 基本原理

磁珠纯化核酸的原理一般是固相可逆固定技术（SPRI：Solid Phase Reversible Immobilization），在一定条件下核酸被选择性地结合在磁珠上，而污染物则留在溶液中，外加磁场后将吸附了目标分子的磁珠与溶液分离，然后清洗磁珠进一步去除污染物，由于磁珠与核酸分子的结合是可逆的，因此最后在一定条件下可将核酸从磁珠上洗脱下来。

磁珠纯化的具体原理为磁珠外表面修饰有硅羟基或羧基官能团，在包含有PEG、高盐离子等纯化缓冲体系中，通过形成DNA-盐离子-羧基的离子桥而吸附DNA，这种结合是可逆的，在无PEG和盐离子的TE Buffer中离子桥被解除，最终纯化DNA。基于羧基磁珠，使用不同的磁珠投入量和纯化Buffer，其吸附片段大小不同，因此进一步也开发了用于DNA分选的磁珠，其分选原理在于磁珠优先吸附大片段DNA，可采用两轮吸附的方式进行筛选，第一轮用磁珠吸附目的片段以上的大片段，保留上清；第二轮在上清中磁珠吸附目的片段，弃上清；最后将目的片段从磁珠上洗脱下来，以此精准分选目的大小的DNA片段。

 

图1. 羧基磁珠结构图

图2. DNA纯化磁珠原理示意图
 

2. 操作流程

图3. DNA纯化步骤
 

 图4 .DNA分选步骤

 

3. 磁珠使用小技巧

提升得率，精准分选

(1) 使用前要混匀，室温平衡30min以上使磁珠恢复至室温；

——磁珠Buffer中的PEG溶解度易受pH、温度等影响，使用前要平衡至室温使磁珠重悬均匀，同时使PEG充分溶解，以免影响吸附和分离效果。

(2) 吸附时间要足够，充分混匀，充分吸附；

(3) 纯化或分选时用80%乙醇漂洗；

——80%乙醇下核酸脱水聚集更紧密，不会溶解，用乙醇将体系中残留的酶、Buffer、杂质等清洗掉，得到更纯的文库。

(4) 分选时，确认样本体积，确保磁珠加入比例正确；

——磁珠分选的关键是准确投入相应的体积，这样比例才是精准的，因为buffer中PEG和盐离子浓度的改变都可能会影响分选的结果。

(5) 洗脱晾干时，酒精挥发完全，但要防止磁珠过度干燥开裂；

——通常2~3min即可晾干，磁珠用量大难以晾干时，建议分管操作

(6) 磁珠聚团或板结，可充分混匀后，延长洗脱时间；

——DNA中可能存在杂质，或晾干时间太久造成，一般DNA中杂质较多时建议先纯化，然后在进行分选，分选效果更好。
 

4. 明星产品介绍：是纯化磁珠也是分选磁珠

Hieff NGS® DNA Selection Beads 是基于SPRI (Solid Phase Reverse Immobilization)原理，采用进口的磁珠原材料及精心优化的缓冲体系，可用于二代测序文库构建过程中的DNA片段分选和纯化。本产品适用于各品牌建库试剂盒，和目前广泛使用的AMPure XP磁珠使用方式相同，片段回收效率和文库大小分布与其高度吻合。

4.1 纯化性能介绍

● 独特的缓冲体系：可回收长度低至50bp的DNA片段

● 回收率高：高达90%以上

● 纯化力好：DNA产物A260/280=1.8-2.0，有效去除引物二聚体、dNTP、无机盐及蛋白质等杂质

● 应用范围广：适用于酶切、连接、克隆、NGS建库等场景的DNA纯化
 

表1. 不同比例磁珠DNA纯化回收效率

实验组	本批次磁珠回收浓度(ng/μl)				回收效率	对照XP回收浓度(ng/μl) ④	回收效率	误差
磁珠比例	①前	②中	③后	平均值
1.8×	22.2	23.4	22.8	22.8	96.92%	22.2	94.37%	2.55%
0.8×	20.2	19.3	18.5	19.33	82.19%	17.8	75.67%	6.52%
0.6×	16.3	17.3	16.8	16.8	71.42%	16.2	68.87%	2.55%

 

图5. 磁珠纯化效果琼脂糖凝胶电泳结果

图注：编号为①、②、③为本批次磁珠分装的前、中、后期抽样；编号为④是对照AMPure XP 磁珠，M为1kb DNA ladder。

4.2 分选性能介绍

● 操作简便：分选原理、实验操作和XP磁珠完全一致

● 分选精准：分选片段大小精准、稳定

● 通用性广：可用于DNA、RNA建库，适应各种样本类型的片段分选

● 超高性价比：品质稳定，更经济的价格，更短的货期，更贴心的售前售后服务
 

图6. 分选结果展示

 

二、RNA纯化磁珠

Hieff NGS® RNA Cleaner基于SPRI原理制备，可以高效去除蛋白、盐离子和其它杂质，获得高纯度浓缩的RNA样本，精心优化的Buffer体系，可有效防止RNA降解。适用于RNA文库构建、去除rRNA后的总RNA样本纯化、体外转录的RNA产物纯化、RNA标记产物纯化、合成的RNA纯化等。

高品质：进口原材料，品质高度稳定

优化的Buffer体系：保证RNA的纯度与完整度，有效防止RNA降解

高效率：高效回收，适用RNA文库构建或体外转录产物回收等

样本		起始量（μg）	回收量（μg）	回收率
Yeasen试剂盒	B1	4.357	3.635	83.43%
	C1	2.1785	1.957	89.83%
	D1	2.1785	1.806	74.91%
Trizol	E1	0.999	0.706	70.67%
	F1	0.999	0.657	65.77%
	G1	2.261	1.743	77.09%

图7. 不同样本纯化后电泳图

三、mRNA富集磁珠
 

1、 mRNA分离纯化原理

mRNA分离富集磁珠是表面带有Oligo(dT)修饰的磁珠，通过杂交的原理，可以特异性结合带有PolyA尾的mRNA，从总RNA或组织细胞中特异性分离mRNA。优化的产品配方，可高效的从动物、植物、昆虫、真核微生物的细胞和组织的RNA中分离高纯度完整的mRNA。

图8：mRNA磁珠富集纯化原理示意图

2. 产品性能

Hieff NGS® mRNA Isolation Master Kit是翌圣生物自主研发的专门用于纯化mRNA的磁珠试剂盒。其中的mRNA Capture beads为偶联了Oligo（dT）的微米级顺磁性微球，通过与带有poly（A）尾巴的mRNA相结合，将mRNA从10 ng-4 μg完整度良好的总RNA中进行分离纯化。

高效率：mRNA纯化在45min内完成

高纯度：Oligo(dT) 磁珠特异性吸附mRNA

可靠：获得的mRNA适用NGS、体外翻译、RT-PCR和cDNA合成

图9.  mRNA Isolation Kit纯化不同RNA样本中的mRNA

注：管家基因产量表征mRNA回收效果。rRNA相关基因产量表征rRNA去除效果
 

3. mRNA磁珠使用FAQ

(1) 磁珠聚团是什么原因，如何解决？

——磁珠聚团会降低mRNA得率和纯度，聚团原因样本中可能含有较多的杂质，比如多糖、蛋白质和长链DNA等，这些杂质均会导致磁珠聚团，解决方法是可以通过移液器吹打，将磁珠吹散；纯化前可通过DNase 处理尽量去除基因组DNA；另外样本起始量过多，超过了磁珠的载量也会导致磁珠聚团，建议按照说明书中的投入量操作。

(2) mRNA产量较低，原因是什么？

——mRNA产量较低的原因有很多：

①　细胞或组织的mRNA表达水平本身较低，可以选择合适的表达时期样本或适当增加样本量；

②　磁珠与样本的比例太低，影响了mRNA与磁珠的结合，可适当提高磁珠的量或者减少样本体积，增大样本浓度；

③　杂交时间过短，可以提高杂交孵育时间到10-15min；

④　洗脱不充分，需要适当提高洗脱液的体积，增加洗脱时间，提高洗脱温度，也可以重复洗脱两次，然后混合洗脱产物。

(3) rRNA污染如何有效消除？

——如果操作不当，oligo(dT)磁珠纯化mRNA过程中rRNA也会非特异的跟随mRNA一起结合到磁珠上，尤其是总RNA投入较多时，纯化过程中通常使用两轮结合的方式，也是为了有效避免rRNA的污染，在洗涤实验操作过程中确保完全混匀以去除非特异性结合，尽量去除rRNA污染。

(4) 对于许多下游应用，是否一定要洗脱mRNA，磁珠是否会干扰下游的酶反应？

——有些下游的反应可以不用洗脱mRNA，可直接联合磁珠一起进行，比如RNA建库中的mRNA片段化、逆转录反应等，但是如果要进行PCR类的反应时，需要确保无基因组DNA的污染，否则会产生许多基因组扩增片段，干扰实验结果。详细的操作可以按照相应的下游反应的说明书进行，比如RNA-Seq文库构建等。
 

翌圣产品推荐

Hieff NGS®系列磁珠作为翌圣明星产品，高性能、高产能，满足各类应用，无缝替代BeckMan AMPure XP beads。翌圣磁珠系列产品自2018年上市以来，获得了业界良好口碑，销量持续上升，是物美价廉之选。
 

磁珠分类	产品名称	货号	规格	用途及应用场景
DNA磁珠	Hieff NGS® DNA Selection Beads	12601ES03	1 mL	●NGS DNA片段纯化与筛选 ●PCR产物纯化 ●酶切和连接产物纯化
		12601ES08	5 mL
		12601ES56	60 mL
		12601ES75	450 mL
RNA磁珠	Hieff NGS® RNA Cleaner	12602ES03	1 mL	●RNA文库构建 ●去除rRNA后的总RNA样本纯化 ●体外转录或合成的RNA产物纯化 ●RNA标记产物纯化
		12602ES08	5 mL
		12602ES56	60 mL
		12602ES75	450 mL
	Hieff NGS® mRNA Isolation Master Kit	12603ES24	24 T	●mRNA分离纯化 ●转录组文库构建
		12603ES96	96 T
配套小仪器	96孔金属磁力架	80462ES03	共13列孔位	●适配 PCR 8 联管、无裙边或半裙边96 孔板 ●可配合微孔板离心机使用
	PCR金属磁力架	80460ES03	13孔位（200~500μl）; 7孔位(1.5ml）	●适用于200 μL EP管 ●EP管支架分为13×0.2 mL EP管、13×0.5mL EP管、7×1.5 mL EP管
	2 mL金属磁力架	80461ES03	共16个孔位	●适用于1.5 ml 和2.0 ml 离心管