一文讀懂:如何查看核酸合成儀圖譜
核酸合成儀是一種專門為寡核苷酸合成而研發的設備,其主要組成部分有動力模塊、檢測模塊、流路切換模塊等。隨著寡核苷酸藥物的大熱,核酸合成儀設備的市場需求量也隨之增長。為了讓用戶更好理解核酸合成過程中各信號圖譜,下面以AutoOligo系列核酸合成儀為例,介紹如何查看合成圖譜,希望可以幫助用戶更好的使用核酸合成儀。
前言
寡核苷酸合成流程
寡核苷酸合成,每一個堿基分別由脫保護、偶聯、氧化、蓋帽四個步驟組成,整個核酸序列由3'至5'進行,直至完成最后一個堿基單體的合成,如下為合成流程圖:
寡核苷酸合成圖譜
核酸合成儀可以同時采集多種圖譜曲線,分別為不同波長的紫外吸收(通常為350/260/400/411,具體同時檢測波長個數需根據儀器配置進行確認)、電導、壓力、系統流速、A泵流速、B泵流速,圖一為寡核苷酸合成的完整圖譜。
圖一:寡核苷酸合成完整圖譜
說明:
a. 堿基5'-OH有DMT保護,脫保護即脫除DMT的保護,游離后DMT在近紫外波長下可以被檢測到有吸收值,以此計算脫保護效果和偶聯效果,實際應用過程中使用較多的近紫外波長有350nm、400nm、411nm。
b. 正常的乙腈溶液無紫外吸收,當堿基單體溶解在乙腈中經過紫外流通池時,波長260nm有吸收值上傳(不同堿基吸收數值不同),如遇無吸收值則很有可能是單體溶液的輸送流路或單體配制存在問題。
c. 圖一為一條16堿基的序列合成全過程。
寡核苷酸的合成是一個重復添加堿基單體合成的過程,下面將取其中一個堿基單體合成進行分析說明。
01
單個單體加載圖解析
圖二為合成單個單體全程圖,圖上顯示橫坐標為體積(可以在體積、柱體積和時間之間進行切換),縱坐標為UV350的吸收值(點擊上方不同的曲線名稱可進行切換),圖中曲線分別為波長UV1 350、波長UV2 260、波長UV3 411、電導曲線、系統壓力曲線、系統流速曲線、A泵流速曲線、B泵流速曲線、普通標、控制標。
為了方便對圖譜進行解讀,先介紹普通標和控制標,如圖二中的G代表開始進行堿基單體G的合成,Detritylation代表脫保護開始,Det_Wash代表脫保護后的清洗,Coupling代表開始偶聯步驟,Recycle代表偶聯循環,Coupling_Wash代表偶聯結束后的清洗,OX代表開始氧化步驟,CT_OX代表氧化反應,OX_Wash代表氧化結束后的清洗,CAP代表開始蓋帽,CT_Cap代表蓋帽反應,Cap_Wash代表蓋帽結束后的清洗。
圖二:單個單體全程圖譜
脫保護過程中,選擇一個波長對被二氯乙酸脫除的DMT進行檢測,并通過積分來計算合成效率,一般選擇的波長有350nm、400nm、411nm等。
02
單個單體加載---不同波長下的監控圖
波長監控意義:用于判斷程序階段運行是否正常。
可能問題分析:可以判斷脫保護是否正常,氧化劑進樣是否足夠。
圖三、圖四分別列舉了脫保護時350nm(藍線)、411nm(粉紅線)的吸收譜圖,從普通標可以看出,脫保護和氧化階段350nm(藍線)、411nm(粉紅線)的吸收譜圖都很高,實際實驗中,若發現這兩條曲線出現異常則說明合成出現了問題。
圖三:單個單體350nm圖譜
圖四:單個單體411nm圖譜
圖五是紫外260nm的譜圖,需要注意的是在Recycle至Coupling_Wash階段有一定的吸收值,實際實驗中,如這一階段的吸收值過低,則說明,此步驟的單體的輸送可能存在問題,需要檢查單體的流路是否正常。
圖五:單個單體260nm圖譜
03
單個單體加載---全程電導監控圖
電導監控意義:判斷溶液輸送是否正常。
可能問題分析:循環前push體積是否足夠,為優化方法提供依據。
圖六為電導圖,一般Recycle標保持在電導曲線上升位置,若靠前或靠后則需要調整文本詳情里coupling push的體積。
Recycle標后的電導趨勢如圖,應該是先波動在逐步趨于平衡,實際實驗中若不是如此趨勢,則需要注意是否為異常情況。
另外,氧化劑的電導通常曲線趨勢如圖一致,若氧化反應電導過低則表明可能存在異常情況。
圖六:單個單體電導圖譜
04
單個單體加載---全程壓力監控圖
壓力監控意義:判斷程序與硬件是否正常。
可能問題分析:壓力瞬時過高,可能為管路堵塞或反應柱篩板存在問題。
圖七為合成單個單體的壓力趨勢圖,圖中可以看出,每一個Wash階段,壓力會有一個往上攀升的趨勢,這是一個正常現象,除此,其他階段壓力偏差不大且基本為平衡狀態。
圖七:單個單體壓力圖譜
05
單個單體加載---流速趨勢圖
流速監控意義:判斷流速是否正常。
可能問題分析:程序參數編輯錯誤。
圖八、九、十為合成單個單體的流速趨勢圖,圖中可以看出,每一個Wash階段,流速會有一個往上攀升的趨勢,這是一個正常現象,除此,其他階段流速為一個固定數值。
圖八:單個單體A泵流速圖譜
圖九:單個單體B泵流速圖譜
圖十:單個單體系統流速圖譜
英賽斯大規模核酸合成儀
Unique AutoOligo
大規模核酸合成儀
Unique AutoOligo?25-150是靈活直觀全自動的實驗級寡核苷酸合成儀,配置3種型號,可用于10μmol-12mmol核酸樣品的快速合成,適用于臨床研究,醫藥開發以及分子診斷探針的合成。
Unique AutoOligo600
中試級核酸合成儀
Unique AutoOligo?600是一臺靈活直觀全自動的中試級寡核苷酸合成儀,可用于1mmol-50mmol核酸樣品的快速合成。
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