动物组织样本DNA建库全流程指南
动物组织样本DNA建库全流程指南
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2026-10-21
动物组织是生命科学研究的核心样本,其基因组 DNA 广泛应用于基础科研与动物临床诊断。伴随精准医学发展,动物组织 DNA 提取与建库的质控标准日趋严格。
相较于植物叶片,动物细胞无细胞壁、干扰杂质少,DNA 提取操作更简便,常规方法便可制备高质量基因组 DNA。但不同动物组织的纤维、脂肪、核酸含量差异显著,需针对性处理;其中 FFPE 组织 DNA 易发生交联与降解,需采用专用提取及建库方案。
本文系统阐述新鲜、冻存、FFPE 等各类动物组织的 DNA 建库全流程,并推荐翌圣生物配套实验产品。
目前主流的磁珠法动物组织 DNA 提取试剂盒,以翌圣生物货号18391产品为例,采用磁珠法核酸纯化原理,以裂解液搭配蛋白酶 K、RNase A 充分裂解动物组织,消化蛋白并去除 RNA 干扰;裂解结合液为 DNA 与表面修饰磁珠的特异性结合提供适配条件,通过磁力分离实现 DNA 富集;再经洗涤液 A、B、C 依次洗脱去除盐离子、杂质与残留蛋白,最后用洗脱液解离磁珠上的 DNA,获得高纯度基因组 DNA,支持手工与自动化提取,适配 PCR、qPCR 等下游实验。
建库是将基因组 DNA 转化为测序文库的过程,核心步骤为片段打断→末端修复→加 A 尾/磷酸化→接头连接→文库扩增;先将基因组DNA随机打断成一定长度片段,再修复片段末端为平末端,3' 端加 A 碱基,5’羟基磷酸化,提高接头连接效率,连接含标签的测序接头,再通过 PCR 富集文库,最终形成适配二代测序平台的测序文库。
步骤一:DNA提取(磁珠法)
新鲜/冻存组织DNA提取流程(以翌圣18391为例):
1)试剂准备:检查缓冲液,有沉淀需30℃水浴溶解;磁珠充分重悬。向 RNase A 加入0.6mL 溶解液配成 10mg/mL 工作液,-20~8℃保存。
2)组织称量:取5~15mg动物组织(肝 / 肺 / 脾≤10mg),放入 1.5mL 离心管。
3)裂解加液:加入200μL 裂解液 + 20μL 蛋白酶 K,充分匀浆。
4)去除 RNA:加入10μL RNase A,涡旋混匀。
5)恒温消化:60℃振荡温浴 30~120min至组织完全消化;无振荡则中途多次涡旋。难消化组织先室温消化 30min 泡软再匀浆。
6)DNA 结合:加600μL 裂解结合液混匀,再加20μL 磁珠悬浮液,振荡 / 涡旋 5~7min。
7)磁分离弃液:离心管置于磁力架,溶液透亮后吸弃上清,勿触碰磁珠。
8)洗涤液 A 清洗:加 700μL 洗涤液 A→涡旋 10s→磁分离→弃废液。
9)洗涤液 B 清洗:加 700μL 洗涤液 B→涡旋 10s→磁分离→弃废液。
10)洗涤液 C 清洗:加 700μL 洗涤液 C→涡旋 10s→磁分离→弃废液。
11)磁珠干燥:瞬时离心甩尽残液,磁力架吸附并吸净残留液体,开盖空气干燥 3~5min。
12)DNA 洗脱:加50~100μL 洗脱液,高速涡旋 2~3min,60℃温浴 5min,再高速涡旋 30s。
13)产物收集:瞬时离心、磁分离,将 DNA 溶液转移至新离心管。
14)样本保存:-20℃短期保存,-80℃长期保存。
15)安全提示:试剂含胍盐,需戴手套操作;废液按医疗废物处理,禁止接触次氯酸钠。
磁珠法提取原理简版示意图
16)FFPE组织DNA提取流程:
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试剂预处理:向洗涤液 A、洗涤液 B 中分别加入指定体积无水乙醇,充分混匀备用。
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样本处理:取 FFPE 石蜡切片 / 包埋组织 / 固定液样本,按要求处理后置于 1.5mL 离心管。
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加液混匀:向样本管加入 400μL 脱蜡液、200μL 裂解液、20μL 蛋白酶 K,涡旋混匀 10 秒。
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孵育裂解:65℃孵育 1 小时,再 90℃孵育 1 小时。
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离心取液:12000rpm 离心 1 分钟,吸取下层 200μL 孵育产物至新离心管。
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(选做)去除 RNA:加入 5μL RNase A,室温放置 5-10 分钟。
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核酸结合:加入 400μL 结合液、20μL 磁珠悬浮液,涡旋混匀后孵育 10-15 分钟。
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磁吸附弃上清:短暂离心,磁力架吸附磁珠至完全,弃去上清液。
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洗涤 A:加入 700μL 洗涤液 A,振荡混匀 1 分钟,磁力架吸附后弃去液体。
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洗涤 B:加入 700μL 洗涤液 B,振荡混匀 1 分钟,磁力架吸附后弃液,重复此洗涤步骤 1 次。
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磁珠晾干:弃尽残留液体,磁力架上晾干 5-10 分钟至乙醇完全挥发。
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DNA 洗脱:加入 50-100μL 洗脱液,60℃孵育 5 分钟。
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收集保存:磁力架吸附磁珠,转移 DNA 溶液至新管,-20℃短期保存,-80℃长期保存。
步骤二:核酸质检
1)纯度检测: 使用NanoDrop检测A260/A280和A260/A230比值。
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A260/A280应在1.80-2.00之间。比值<1.80表明可能有蛋白质或酚类残留(FFPE样本尤其容易出现此问题);比值>2.00可能存在RNA污染
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A260/A230应>2.00。比值较低表明可能有糖类、盐离子或乙醇残留⁹
2)浓度检测: 使用Qubit dsDNA HS Assay Kit进行精确定量。Qubit的检测下限为0.1 ng/μL,适合低浓度样本的精确定量⁹。建议DNA浓度控制在20-200 ng/μL。
3)完整性检测: 对于新鲜组织DNA,取200-500 ng进行1%琼脂糖凝胶电泳(120 V,30分钟)或使用Bioanalyzer Genomic DNA Chip检测。
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优质DNA应呈现清晰的高分子量条带,无明显降解
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对于FFPE DNA,电泳图谱通常呈现 smear,峰图主峰在100-500 bp范围,需要根据实际片段分布调整建库方案⁵
步骤三
1、DNA建库
1)前期准备:试剂盒组分室温解冻混匀,磁珠室温平衡 30min,现配 80% 乙醇,按测序平台与 DNA 上样量稀释接头;
2)三合一核心反应:冰上配制反应体系,PCR 仪完成DNA 片段化 + 末端修复 + dA 尾添加一步反应;
3)接头连接:向三合一产物中加入接头、连接增强剂与快速连接酶,混匀后进行连接反应;
4)连接产物纯化:加磁珠结合 DNA,磁力架吸附后乙醇漂洗,磁珠干燥后用超纯水洗脱;
5)(可选)片段分选:按目标插入片段比例,用磁珠做双轮长度分选,获得目标片段;
6)文库扩增:配制 PCR 扩增体系,按程序对连接产物进行扩增富集;
7)扩增产物纯化:用 1.0× 磁珠纯化扩增产物,乙醇漂洗、干燥后洗脱得到终文库;
8)文库质检:qPCR 定量有效文库浓度,毛细管电泳检测片段分布。
酶切法建库流程示意图
PCR-free建库方案:此方案省去了PCR扩增步骤,可以避免扩增引入的偏好性和错误,特别适合变异检测、拷贝数分析等对准确性要求高的应用。PCR-free建库需要更高的样本起始量,且接头连接效率需要更高。
FFPE DNA建库方案:专门针对FFPE DNA特点优化:
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可搭配使用FFPE DNA修复试剂,内含修复酶,可修复断裂的DNA链和碱基损伤;
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采用更高浓度的接头,提高低质量DNA的连接效率
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建议增加PCR循环数至10-12个,以补偿起始量的不足。
文库质检与上机
浓度检测:使用Qubit HS dsDNA试剂定量文库浓度。
片段大小检测:使用Bioanalyzer High Sensitivity DNA Chip检测文库片段大小分布。
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主峰位置应与目标片段大小一致
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不应出现明显的引物二聚体峰(<100 bp)和大分子杂质峰(>2000 bp)⁷
上机测序:根据测序平台要求进行文库 pooling 和上机。
样本新鲜度:新鲜组织DNA质量最佳,如需保存,建议液氮速冻后于-80℃保存,避免反复冻融。反复冻融会导致DNA降解和断裂⁴
纤维组织处理:对于肌肉、心肌等纤维含量高的组织,建议在蛋白酶K消化前进行充分的机械破碎(如匀浆),以提高裂解效率³
FFPE组织特殊处理:FFPE样本的DNA质量受固定时间和固定条件影响较大。固定时间过长(>24小时)会导致严重的交联和降解。建议在石蜡块4℃保存,并在2年内完成DNA提取⁵
批次设置:每批次实验应设置阴性对照(空白提取)和阳性对照,监控污染和体系稳定性⁷
起始量选择:标准建库建议起始量100-500 ng;PCR-free建库需要≥1 μg;FFPE建库可接受10-100 ng起始量,但需要优化PCR循环数。
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类别 |
名称 |
用途 |
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组织处理 |
手术剪刀、镊子、匀浆仪 |
组织取样和破碎 |
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温控设备 |
恒温混匀仪(56℃)、水浴锅(65-70℃)、金属浴、PCR仪 |
蛋白酶K消化、建库孵育和扩增 |
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离心设备 |
高速离心机(可制冷至4℃) |
核酸分离和洗涤 |
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纯化设备 |
磁力架(适配1.5 mL离心管) |
磁珠纯化操作 |
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片段化设备 |
超声波打断仪(Covaris) |
DNA片段化(新鲜组织) |
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质检设备 |
NanoDrop/Qubit、Bioanalyzer/TapeStation |
DNA纯度、浓度和片段分布检测 |
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其他耗材 |
1.5 mL离心管、移液器、涡旋振荡器等 |
常规实验操作 |
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分类 |
产品货号 |
产品名称 |
规格 |
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DNA提取 |
MolPure® Magnetic Animal Tissue DNA Kit 磁珠法动物组织DNA提取试剂盒(瓶装) |
48T/1000T/96T板式 |
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DNA提取 |
18390ES |
MolPure® Mag16 Animal Tissue DNA Kit (Prepackaged) 磁珠法16孔动物组织DNA提取试剂盒(预封装) |
16 T |
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酶切法建库 |
Hieff NGS® OnePot Pro DNA Library Prep Kit V4 一步法DNA酶切建库试剂盒V4 |
8T/24T/96T/96T(自动化) |
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机械法建库 |
Hieff NGS® DNA Library Prep Kit 2.0 机械法DNA建库试剂盒 |
8T/24T/96T/96T(自动化) |
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Illumina接头 |
Hieff NGS® Stubby UDI Primer Kit for Illumina®, Set1 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Stubby UDI Primer Kit for Illumina®, Set2 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Stubby UDI Primer Kit for Illumina®, Set3 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Stubby UDI Primer Kit for Illumina®, Set4 |
96× 1 T/96× 2 T |
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MGI接头 |
Hieff NGS® Unique Dual Barcode Primer Kit for MGI®, Set1 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Unique Dual Barcode Primer Kit for MGI®, Set2 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Unique Dual Barcode Primer Kit for MGI®, Set3 |
96× 1 T/96× 2 T |
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Hieff NGS® Unique Dual Barcode Primer Kit for MGI®, Set4 |
96× 1 T/96× 2 T |
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DNA纯化分选磁珠 |
Hieff NGS® DNA selection Beads (Superior Ampure XP alternative)DNA纯化分选磁珠 |
1mL/2.5mL/5mL/60mL/450mL |
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文库定量 |
1× dsDNA HS Assay Kit 即用型dsDNA qubit定量试剂 |
100T/500T |






