Kỹ thuật điện di ngang trên gel agarose

Kỹ thuật điện di ngang trên gel agarose là gì?

Điện di ngang trên gel agarose (Agarose gel electrophoresis) là kỹ thuật được sử dụng chủ yếu để phân tách DNA trong mẫu dựa trên kích thước, kỹ thuật này cũng được sử dụng để phân tách RNA hoặc protein.

Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật điện di ngang

Phân tử DNA được cấu tạo từ các nucleobase được nối với nhau bởi khung sườn (backbone) từ đường dideoxybose và một nhóm phosphate. Theo cấu trúc này, mỗi một nucleotide sẽ đều mang điện tích âm, điều này khiến DNA có điện tích âm tỷ lệ thuận với khối lượng (mass-to-charge). Do DNA có điện tích âm, việc sử dụng điện trường có thể khiến DNA di chuyển về phía điện cực dương.

Quy trình thực hiện

Chuẩn bị gel agarose

Agarose là một loại polysaccharide tự nhiên được chiết từ tảo biển. Gel agarose sử dụng trong điện di thường ở nồng độ 0.5 ~ 2%, tùy vào kích thước DNA cần phân tách.

Khi đổ gel agarose, một chiếc lược sẽ được cắm lên trên miếng gel và gỡ ra khi gel đã đông đặc để tạo thành các giếng cho phép nạp mẫu vào.

Chạy điện di trên gel agarose

Miếng gel agarose được đặt trong bồn điện di, chứa dung dịch đệm (buffer) dẫn điện và ổn định pH, thường là Tris-acetate-EDTA (TAE) hoặc Tris-Borate-EDTA (TBE).

Mẫu DNA được pha với dung dịch nạp mẫu (loading dye) nhằm giữ mẫu chìm trong giếng và cung cấp chỉ thị màu để nhận biết sự điện di.

Quan sát DNA sau khi điện di

Cần phải nhuộm gel để quan sát do DNA “vô hình” với mắt thường, phổ biến nhất là nhuộm bằng hóa chất huỳnh quang, chẳng hạn như Ethidium Bromide (EtBr).. Tùy vào loại hóa chất nhuộm huỳnh quang được sử dụng, có thể bổ sung chúng vào agarose trước khi đổ gel hoặc sau khi chạy điện di để nhuộm

Sau khi điện di và nhuộm gel xong, có thể thực hiện ghi nhận hình ảnh DNA thông qua hệ thống đọc gel (gel document system) hay còn gọi là hệ thống chụp ảnh gel. Hệ thống đọc gel gồm nguồn chiếu sáng (illumination source), bộ lọc (filter) để loại bỏ ánh sáng nền và camera để ghi nhận hình ảnh, đôi khi còn tích hợp PC và trang bị màn hình cảm ứng.

Một số ứng dụng của kỹ thuật điện di trên gel agarose

1) Trong tạo dòng (cloning): Điện di DNA là bước quan trọng trong quy trình tạo dòng, giúp nhà nghiên cứu phân tích sản phẩm PCR hoặc DNA sau khi xử lý với enzyme cắt giới hạn (RE). Ngoài ra, điện di cũng cho phép thu hồi đoạn DNA mong muốn từ gel agarose.

2) Dấu ấn di truyền (genetic fingerprinting): là kỹ thuật kết hợp việc PCR và điện di các trình tự lặp lại ngắn trên bộ gene. Những trình tự này sẽ có số lần lặp lại khác nhau ở các cá thể khác nhau, dẫn đến sự khác biệt về kích thước sản phẩm PCR và có thể nhận biết thông qua điện di.

3) Trong chẩn đoán (diagnostic): điện di DNA là bước không thể thiếu trong quy trình xét nghiệm bệnh lý bằng PCR, từ bệnh di truyền cho đến các bệnh truyền nhiễm.

Các hệ thống điện di ngang của GeneSmart

1) Bộ điện di ngang runVIEW Realtime

runVIEW Real Time Gel Visualisation System là bộ điện di ngang của hãng Cleaver Scientific (UK), tích hợp cả chức năng điện di lẫn cho phép theo dõi DNA theo thời gian thực (realtime), hệ thống sử dụng ánh sáng xanh lam (blue light) thay cho tia UV nên tuyệt đối an toàn với người sử dụng. Bộ nguồn được tích hợp sẵn bên trong bồn điện di.

2) Hệ thống điện di ngang  – gelLITE

Complete Mini agarose gel documentation kit with gelLITE là hệ thống điện di ngang của hãng Cleaver Scientific (UK), được trang bị đầy đủ các thiết bị và hóa chất cần thiết để điện di, chụp ảnh và phân tích gel agarose. Hệ thống chụp ảnh gelLITE sử dụng camerra 5 mega  pixels phù hợp để chụp ảnh gel DNA, protein, huỳnh quang, so màu (colourmetric).

3) Hệ thống điện di ngang – gelONE

Complete 15 x 15 cm agarose gel documentation kit with gelONE là hệ thống điện di ngang của hãng Cleaver Scientific (UK), được trang bị đầy đủ các thiết bị và hóa chất cần thiết để điện di, chụp ảnh và phân tích gel agarose. Hệ thống chụp ảnh gelONE sử dụng camerra 5 mega  pixels phù hợp để chụp ảnh gel DNA, protein, huỳnh quang, so màu (colourmetric); ngoài ra hệ thống gelONE còn trang bị công tắc an toàn để tránh rò rỉ tia UV.

4) Hệ thống điện di ngang – gelPRO

Complete Maxi agarose gel documentation kit with gelPRO là hệ thống điện di ngang cỡ lớn của hãng Cleaver Scientific (UK), được trang bị đầy đủ các thiết bị và hóa chất cần thiết để điện di, chụp ảnh và phân tích gel agarose. Hệ thống chụp ảnh gelPRO sử dụng camerra 5 mega  pixels phù hợp để chụp ảnh gel DNA, protein, huỳnh quang, so màu (colourmetric). Có thể nâng cấp hệ thống gelPRO để chụp ảnh phát quang hóa học (chemiluminescence) hoặc huỳnh quang RGB.