什么时候需要 DNA/RNA 同时提取
大多数情况下,DNA 和 RNA 是分开提取的,因为两者的化学性质和下游要求差异很大。需要同时提取(共提取)的典型场景包括:
- 样品量极少:如穿刺活检、单胚胎、微量临床样本,无法分成两份分别提取。
- 需要同源对比:同一份细胞或组织里同时要看基因组变异(DNA)和表达水平(RNA),分两份提取会引入取样差异。
- 多组学建库:同时做 RNA-seq 和 WES/WGS 时,从同一份裂解物分流可以减少批次效应。
如果样品充足,优先选择分提——DNA 和 RNA 各自走优化路线,质量和产率都更可控。共提取本质上是质量上的折中。
共提取的两种主流路线
路线 A:TRIzol 一相法分相回收
TRIzol(或类似酚-胍盐裂解液)裂解后加入氯仿分层,会形成三层:上层水相含 RNA,中间层和有机相含 DNA 和蛋白。这是经典的”一份裂解液、分相回收 DNA/RNA”路线。
操作要点:
- 样品加入 TRIzol 充分裂解匀浆。
- 加入氯仿,剧烈混匀后离心分相。
- 上层水相:含 RNA,转移到新管,异丙醇沉淀得到 RNA。
- 中间层 + 有机相:含 DNA。先用乙醇沉淀 DNA(DNA 在有机相),再用 0.1 M 柠檬酸钠-乙醇溶液洗涤,最后溶解。
- 蛋白可以从剩余有机相异丙醇沉淀回收(一般不常用)。
优点:一份裂解液同时拿到 DNA/RNA/蛋白,样品利用率高。
缺点:DNA 质量通常不如专用 DNA 提取试剂盒,片段偏短;RNA 容易被中间层 DNA 污染;操作步骤多,RNase 防控压力大。
路线 B:柱式共提试剂盒
商品化共提试剂盒(如 AllPrep DNA/RNA 系列)的原理是:裂解液过柱时,RNA 结合到 silica 膜,流出液再吸附 DNA 到第二根柱或用另一套缓冲液回收。流程更标准化、操作更短。
优点:流程短、DNase/RNase 抑制更可控、批次重复性好。
缺点:成本高,对某些样本类型(脂肪多、多糖多)回收率不稳定,需验证。
共提取的核心风险:交叉污染
共提取最大的质量风险是 DNA 与 RNA 互相污染,这会直接破坏下游定量。
RNA 被 DNA 污染
TRIzol 分相时如果吸到中间层,或柱式法 DNA 未完全结合,RNA 中会残留基因组 DNA。表现为:
- Nanodrop 显示 RNA 浓度偏高(DNA 也吸 260 nm)。
- 反转录后 qPCR 出现基因组扩增(无 RT 对照也有扩增)。
- 电泳看到高分子量基因组拖带。
控制方法:参考 RNA 提取完整流程,在 RNA 溶解后做柱上或溶液 DNase I 处理。DNase 处理后必须失活或去除干净,否则会降解后续 PCR 模板。
DNA 被 RNA 污染
柱式法或 TRIzol 中间层回收 DNA 时,残留 RNA 会让 DNA 定量虚高,并影响酶切、PCR。
控制方法:
- DNA 沉淀洗涤要充分,TRIzol 路线用柠檬酸钠-乙醇多次洗涤。
- 必要时用 RNase A 处理(注意:RNase A 极耐热,残留会持续降解后续 RNA 实验,处理 DNA 后的耗材不要混用于 RNA 实验)。
RNA 降解反过来影响 DNA
RNA 严重降解时释放的核苷酸和片段会影响 DNA 沉淀和定量。共提样品如果保存不当、RNase 暴露,RNA 先降解,DNA 的纯度也会受牵连。参考 RNA 完整性判断 先评估 RNA 状态。
质量评估
共提取后必须分别评估 DNA 和 RNA 质量,不能只看总浓度:
| 指标 | RNA 合格 | DNA 合格 |
|---|---|---|
| A260/280 | 1.8-2.1 | 1.7-1.9 |
| A260/230 | >1.8 | >1.5 |
| 完整性 | RIN ≥7 或 28S:18S ≈ 2:1 | 凝胶主带清晰,无明显降解拖带 |
| 纯度风险 | DNA 残留(无 RT 对照扩增) | RNA 残留(浓度虚高) |
A260/230 偏低通常是胍盐、酚或乙醇残留,参考 核酸提取 260/230 低。A260/280 异常参考 提取纯度低。
共提还是分提:选择原则
| 情况 | 推荐路线 |
|---|---|
| 样品充足,DNA/RNA 用途独立 | 分提,各走专用试剂盒 |
| 样品极少,必须同源 | 共提,优先柱式试剂盒 |
| 同时做 RNA-seq + WGS | 共提并分别做完整 DNase/RNase 处理 |
| TRIzol 共提但 DNA 要做长片段 PCR | 不推荐,TRIzol 回收 DNA 片段偏短 |
| 多糖/多酚样本 | 共提回收率波动大,建议分提并验证 |
常见问题速查
| 现象 | 可能原因 | 下一步 |
|---|---|---|
| RNA 浓度高但 RIN 低 | RNA 降解 / 共提时 RNase 暴露 | 参考 RNA 降解排查 |
| 无 RT 对照也有 qPCR 扩增 | RNA 中残留基因组 DNA | 加 DNase 处理,重新定量 |
| DNA 浓度虚高、酶切不动 | RNA 残留 | RNase A 处理后重新纯化 |
| 共提后两相产率都低 | 裂解不充分 / 分相不清 | 优化匀浆,氯仿比例和离心力要到位 |
| A260/230 普遍偏低 | 洗涤不彻底 / 乙醇残留 | 增加 75% 乙醇洗涤次数,晾干后再溶解 |