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为解决核酸提取时间长、产量低等问题，研究人员开展了基于磁性硅胶珠的核酸提取方法（SHIFT-SP）的研究。结果显示，该方法快速（6 - 7 min）高效，能提取样本中几乎所有核酸，且自动化兼容。这为分子诊断提供了更高效的样本处理方式。
在现代医学领域，分子诊断技术正发挥着越来越重要的作用。核酸（Nucleic Acid，NA）检测凭借其高灵敏度，在疾病诊断、预后评估以及治疗决策等方面扮演关键角色，尤其在新冠疫情期间，其快速检测能力得到了充分体现。然而，核酸提取作为分子诊断流程的关键上游步骤，却面临诸多挑战。传统的核酸提取方法，如化学驱动法和固相萃取法，虽各有特点，但都存在一些问题。固相萃取法中常用的硅胶 Boom 方法，虽能有效提取核酸，但洗脱前需彻底清洗硅胶基质以去除胍盐（一种 PCR 抑制剂）；阴离子交换法依赖 pH 变化实现核酸结合与洗脱，操作相对复杂。而且，多数方法在提取时间、产量和自动化兼容性等方面难以平衡，这限制了分子诊断技术的进一步发展。
为了攻克这些难题，来自西门子医疗创新诊断中心（位于印度班加罗尔）的研究人员 Manjula Ramya Vutukuru、Divya Khandige Sharma 等人开展了一项关于核酸提取方法优化的研究，成果发表在《Scientific Reports》上。他们旨在开发一种既快速又高产的核酸提取方法，以提升分子诊断效率。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先是定量 PCR（Quantitative PCR，qPCR）技术，用于测量样本中核酸的含量，从而计算结合和洗脱效率；其次是优化 VERSANT? 样本制备工作流程，基于磁性硅胶珠开发新的提取方法 SHIFT-SP（Silica bead based HIgh yield Fast Tip based Sample Prep）；此外，通过对比实验，将 SHIFT-SP 与 “Standard” VERSANT? 样本制备方法及其他商业核酸提取试剂盒进行比较。
研究结果如下：
- 量化 DNA 样本：研究发现，在胍盐背景下，将 DNA 样本在 1X TE 缓冲液中稀释 500 倍，可有效消除胍盐和 Triton X - 100 对 PCR 的影响，且该稀释方法用于后续实验时，测量的 DNA 数量与已知量偏差在 2.4% 以内。
- pH 对结合的影响：较低的 pH（如 pH 4.1）能减少硅胶珠表面的负电荷，降低与带负电 DNA 的静电排斥，从而促进 DNA 结合。实验表明，pH 4.1 的裂解结合缓冲液（Lysis binding buffer，LBB）比 pH 8.6 的 LBB 能使更多 DNA 结合到硅胶珠上，在 10 分钟内，pH 4.1 时 98.2% 的输入 DNA 可结合，而 pH 8.6 时仅 84.3%。
- 结合时珠子混合方式的影响：与传统的 “轨道振荡” 方法相比，“tip - based” 结合方法能使珠子快速接触 LBB，提高结合效率。在 1 分钟内，“tip - based” 方法可使 100 ng 输入 DNA 的结合率达到约 85%，而 “轨道振荡” 方法仅约 61%。
- 优化 “tip - based” 结合条件：对于 1000 ng 输入 DNA，延长 “tip - based” 方法的结合时间至 2 分钟，并增加珠子数量，可使结合率显著提高。使用 50 μL 珠子时，结合率可达约 96%。
- pH 和温度对 DNA 洗脱的影响：较高的洗脱缓冲液 pH（如 pH 9.3）和温度（如 90℃）有利于提高 DNA 洗脱效率。pH 9.3 的洗脱缓冲液相比标准的 pH 8.0，可使 DNA 产量几乎翻倍；90℃洗脱温度比 74℃能获得更好的洗脱效果。
- 结合方法对 DNA 洗脱的影响：较短的结合时间有利于更好的洗脱。“tip - based” 结合方法在结合和洗脱 DNA 方面均优于 “轨道振荡” 方法。例如，在 2 分钟孵育时，“tip - based” 方法结合的 DNA 量更高，洗脱的 DNA 量也最多。
- 低体积洗脱和空气跳跃法分离珠子：为处理低目标丰度的临床样本，研究人员开发了 “空气跳跃” 珠子 - 洗脱液分离方法。该方法可有效减少洗脱液损失，在低体积洗脱时优势明显。例如，使用 “空气跳跃” 法可获得 8.7 μL（SD = 0.18 μL）洗脱液，而传统方法仅能收集到 3.8 μL（SD = 0.24 μL）。
- 洗脱洗涤对 DNA 总产量的影响：引入洗脱洗涤步骤可进一步提高 DNA 产量，尤其对 1000 ng 输入 DNA 效果显著。洗脱洗涤后，1000 ng 输入 DNA 的总产量从约 80 - 90% 提高到 90 - 100%。
- 优化 SHIFT - SP 用于 RNA 提取：在 RNA 提取优化实验中，发现 74℃作为结合温度比 62℃更有利于从血浆背景的非感染性 HIV 颗粒中提取 RNA。与 “Standard” VERSANT? 方法相比，SHIFT - SP 方法在 RNA 提取效率上表现更优，且 RNA 损失极小。
- 比较 SHIFT - SP 与其他方法：与 “Standard” VERSANT? 样本制备方法及其他商业核酸提取试剂盒（如 MagMAX?和 QIAamp）相比，SHIFT - SP 方法具有显著优势。它能在短时间内（6 - 7 分钟）实现近 100% 的 DNA 回收率，且洗脱液浓度更高，是一种高效快速的核酸提取方法。同时，SHIFT - SP 对不同长度的 DNA 片段兼容性良好，还能从富集全血样本中提取低浓度微生物的 DNA，用于下游全基因组扩增和测序。
研究结论与讨论部分表明，SHIFT - SP 方法凭借 “tip - based” 结合和 “空气跳跃” 这两个关键特征，实现了快速高效的核酸提取。“tip - based” 结合不仅缩短了提取时间，还提高了结合和洗脱效率；“空气跳跃” 方法有效去除了缓冲液残留，提高了核酸质量和产量。与其他方法相比，SHIFT - SP 在提取时间、产量和洗脱液浓度等方面都表现出色。然而，该方法目前尚未对自动化可行性进行深入研究，且对于某些难以裂解的样本类型，可能需要额外的裂解步骤或优化处理。但总体而言，SHIFT - SP 方法为核酸提取领域带来了新的突破，有望推动分子诊断技术的快速发展，在临床诊断、疾病监测等方面具有重要的应用价值。
