Come viene raccolto e preparato un campione di DNA per lo studio

Prima di poter sequenziare il DNA o alterarlo attraverso l'ingegneria genetica, gli scienziati devono prima isolarlo. Questo potrebbe sembrare un compito difficile, dal momento che le cellule contengono un'ampia varietà di altri composti come proteine, grassi, zuccheri e piccole molecole. Fortunatamente, i biologi possono utilizzare le proprietà chimiche del DNA per separare il DNA da questi contaminanti e prepararlo per ulteriori studi. Questo processo è chiamato estrazione del DNA.

Ci sono molte tecniche differenti impiegate per l'estrazione del DNA. Quello utilizzato da un singolo laboratorio dipende dal tipo di esperimento da eseguire e da quanto puro deve essere il DNA. Gli scienziati generalmente iniziano con un campione contenente cellule, ad esempio un campione di tessuto o di sangue, e rompono le cellule, o le lisano. Esistono diversi modi per lisare le cellule. L'aggiunta di un detersivo li farà sfaldare e li sottoporrà a onde sonore ad alta frequenza. In alternativa, mescolando il campione con perline di vetro e facendolo vibrare rapidamente, le cellule si romperanno fisicamente e rilasceranno il loro contenuto.

Se non è richiesta un'elevata purezza, gli scienziati possono aggiungere un enzima chiamato proteinasi K per scomporre la maggior parte delle proteine ​​nel campione, quindi utilizzarlo così com'è. Questa tecnica è molto sporca, tuttavia, poiché la maggior parte dei contaminanti è ancora presente, quindi è adatta solo se la velocità è una priorità e la purezza non è un problema. Un altro approccio rapido e sporco è rimuovere le proteine ​​aumentando la concentrazione di sale aggiungendo sali come ammonio o acetato di potassio per forzare la precipitazione delle proteine. Anche questa tecnica è abbastanza sporca poiché sono ancora presenti molti altri contaminanti.

Un altro approccio consiste nel lisare le cellule con un detergente, quindi mescolare la soluzione con alcol isoamilico, cloroformio e fenolo. La soluzione si separa quindi in due strati. Le proteine ​​finiscono nello strato organico superiore, mentre il DNA rimane nello strato acquoso inferiore. Questa tecnica richiede un attento controllo della concentrazione di sale e del pH per ottenere buoni risultati. Richiede molto tempo e sia il fenolo che il cloroformio sono sostanze chimiche altamente tossiche. Di conseguenza, mentre un tempo le estrazioni con fenolo-cloroformio erano di routine, negli ultimi anni altre tecniche sono diventate più popolari.

La cromatografia a scambio anionico offre una purezza più elevata e risultati più coerenti rispetto all'estrazione con fenolo-cloroformio. Un tubo o una colonna è riempito con piccole particelle che hanno siti caricati positivamente su cui può legarsi una molecola o un anione caricato negativamente. Il DNA si lega a questi siti di scambio anionico mentre altri contaminanti come proteine ​​e RNA vengono lavati via dalla colonna. Successivamente, viene utilizzata una soluzione ricca di sale per estrarre il DNA dalla colonna.

La tecnica più veloce e forse più affidabile per purificare il DNA è l'uso di un kit appositamente fabbricato. Questi kit contengono membrane di gel di silice in un tubo. Il DNA si attacca alla membrana mentre altri contaminanti vengono lavati via utilizzando una serie di soluzioni saline appositamente preparate fornite con il kit. Infine, il DNA viene lavato via dalla colonna con una soluzione a basso contenuto di sale. Questi kit sono veloci, facili da usare e offrono risultati riproducibili.

Una volta che il DNA è stato isolato e risospeso in una soluzione tampone a pH controllato, l'ultimo passaggio consiste nel testarne la purezza. Un modo facile e conveniente per farlo è controllare quanta luce ultravioletta assorbe alle lunghezze d'onda di 260 e 280 nanometri. L'assorbimento a 260 nanometri diviso per l'assorbimento a 280 nanometri dovrebbe essere pari a 1,8 se il DNA è puro. La misurazione dell'assorbanza a 260 nanometri consente inoltre di determinare la concentrazione del DNA.