Gelelektroforese is een techniek waarbij biologische moleculen van elkaar worden gescheiden en geïdentificeerd in biologisch onderzoek of medische diagnostiek. Sinds hun ontwikkeling in de jaren zeventig zijn deze technieken van onschatbare waarde geweest bij het identificeren van genen (DNA) en genproducten (RNA en eiwit) die van belang zijn voor onderzoek. In de afgelopen jaren zijn er nieuwere technieken ontstaan die meer specificiteit en detail geven over wat er in levende systemen gebeurt. Hoewel deze elektroforesetechnieken niet hebben verdrongen en geavanceerde manipulaties de levensvatbaarheid van de techniek kunnen vergroten, is het belangrijk om te beseffen wat gelelektroforese wel en niet kan doen.
Elektroforese heeft beperkte monsteranalyse
Elektroforese is specifiek voor welk weefsel je ook hebt bemonsterd. Als je bijvoorbeeld een Southern-blot (een soort elektroforese) op een wanguitstrijkje laat lopen, kijk je naar genen uit de epitheelcellen van je wang en nergens anders in je lichaam. Soms kan dit gunstig zijn, maar onderzoekers zijn vaak geïnteresseerd in meer wijdverbreide effecten.
Technieken zoals in situ hybridisatie (ISH) kunnen een sectie van weefsel nemen en genexpressie analyseren op elk klein gebied van dat monster. Zo kunnen onderzoekers met ISH elk hersengebied in een monster bekijken, terwijl elektroforesetechnieken slechts naar een paar gebieden tegelijk kunnen kijken.
Elektroforesemetingen zijn niet nauwkeurig
Gelelektroforese kan vergelijkbare eiwitten met verschillende gewichten effectief scheiden (dit is een techniek die Western-blotting wordt genoemd). Het kan ze nauwkeuriger scheiden door middel van een techniek die bekend staat als 2D-elektroforese; dit is gebruikelijk in proteomics.
Helaas zijn alle metingen met deze techniek op zijn best semi-kwantitatief. Om de precieze massa (gewicht) van eiwitten te verkrijgen, moet massaspectroscopie worden toegepast nadat het eiwit door middel van elektroforese is gezuiverd. Bovendien is het vergelijken van de relatieve hoeveelheden van verschillende moleculen afhankelijk van de banddichtheid (donkerheid) van verschillende vlekken op de gel. Deze methode heeft een zekere mate van fouten en monsters worden meestal meerdere keren uitgevoerd om schone resultaten te krijgen.
Aanzienlijk startmonster is vereist
Elektroforese is een techniek voor het isoleren en visueel identificeren van verschillende biomoleculen. Dit wordt gedaan door een elektrische stroom door de gel te leiden om geladen moleculen van verschillende gewichten te scheiden. Als het molecuul waarin je geïnteresseerd bent niet algemeen genoeg is, zal de band vrijwel onzichtbaar en moeilijk te meten zijn.
DNA en RNA kunnen enigszins worden geamplificeerd voordat elektroforese wordt uitgevoerd, maar het is niet praktisch om dit met eiwitten te doen. Daarom is een groot weefselmonster nodig om deze testen uit te voeren. Dit kan het nut van de techniek beperken, vooral bij medische analyse. Het is vrijwel onmogelijk om elektroforese uit te voeren op monsters uit een enkele cel; flowcytometrie en immunohistochemie worden vaker gebruikt om cel-per-cel expressie van eiwitten te beoordelen. Een techniek genaamd PCR is uitstekend in het nauwkeurig meten van kleine hoeveelheden RNA.
Alleen bepaalde moleculen kunnen worden gevisualiseerd
Elektroforese is uitstekend in het scheiden en identificeren van middelgrote tot grote biomoleculen. Veel van de moleculen waar onderzoekers naar willen kijken zijn echter kleiner; kleine hormonen, neurotransmitters en ionen kunnen niet worden gemeten door elektroforese. Dit heeft twee redenen: ze reageren niet goed met het elektroforesepreparaat (meestal een techniek) SDS PAGE genoemd) en zelfs als dat zo was, zijn ze te klein om goed te scheiden en zouden ze uit de onderkant van de de gel. Deze moleculen worden in plaats daarvan gemeten met technieken zoals RIAA's (radio-immunoassays) en ELISA's (enzym-linked immunosorbant-assay).
Elektroforese is een lage doorvoer
Gelelektroforese is over het algemeen een lage doorvoer, wat betekent dat het niet bijzonder snel gegevens produceert. Contrastelektroforese, waarbij je naar een klein handjevol RNA-moleculen tegelijk kunt kijken, met PCR (polymerasekettingreactie), die tegelijkertijd duizenden monsters kan beoordelen. Evenzo kan flowcytometrie metingen doen van duizenden individuele cellen en complex maken correlaties, terwijl elektroforese massaal naar cellen kijkt en niet zo fijn kan maken discriminaties. PCR en flowcytometrie vertegenwoordigen respectievelijk massaal parallelle en seriële processen, en beide overtreffen de mogelijkheden van elektroforese om onderzoeksgegevens te genereren.