Filterprep：一种高效、高纯度质粒DNA纯化的创新方法及其在分子生物学中的应用

本研究针对传统质粒DNA纯化方法纯度不足、商业试剂盒成本高昂且配方不透明的问题，开发了名为Filterprep的新型混合纯化策略。该方法通过整合乙醇沉淀与单次离心柱纯化步骤，在40分钟内实现高达5倍于商业试剂盒的质粒得率，且纯化产物适用于哺乳动物细胞转染、蛋白表达等多种下游应用，为高通量实验室和资源有限环境提供了经济高效的解决方案。

　　

在分子生物学和生物技术领域，质粒DNA纯化始终是实验流程中既基础又耗资源的环节。传统方法虽成本较低，但往往获得纯度不理想的产物；商业试剂盒虽效率较高，却因使用专有配方而价格昂贵，且其成分不透明给故障排查和个性化调整带来困难。更值得注意的是，现有技术在高通量应用场景中面临严峻的成本挑战，这使得许多资源有限的实验室难以持续开展大规模研究。

针对这一现状，台湾阳明交通大学的研究团队在《New Biotechnology》上发表了一项创新性研究，开发出名为Filterprep的新型质粒DNA纯化方法。该方法巧妙地将经典的乙醇沉淀技术与单次离心柱纯化步骤相结合，不仅显著提升了DNA得率和纯度，更在40分钟内完成整个流程，效率远超常规商业试剂盒。

研究团队采用实验室自制缓冲体系与市售离心柱相结合的技术路径，通过对50ml细菌培养物进行碱性裂解、乙醇沉淀及柱式纯化，最终实现质粒DNA的高效回收。关键创新在于重新定义了离心柱的功能——将其作为过滤装置而非传统的DNA结合基质，从而避免了对离序盐和硅胶膜的依赖。此外，研究中还引入Kimwipes?简单过滤步骤以提高裂解液澄清度，显著减少颗粒物残留。

在技术方法方面，研究通过比较不同品牌离心柱（包括Geneaid、QIAGEN、Invitrogen等）的性能，采用纳米滴度仪进行DNA定量与纯度分析，并通过琼脂糖凝胶电泳验证DNA完整性。功能验证实验包括：Sanger测序评估DNA测序适用性；使用HEK293T细胞进行绿色荧光蛋白（GFP）和荧光素酶（Fluc）报告基因转染实验；Western Blot检测蛋白表达水平；以及荧光素酶活性测定等生化分析。

3.1. Filterprep：质粒DNA分离的新策略

通过将乙醇沉淀与离心柱过滤相结合，研究人员成功实现仅用单个离心柱即可获得平均1432±281μg的质粒DNA产量，较商业midiprep试剂盒提升5倍，且纯度指标（A₂₆₀/A₂₈₀比值1.8-2.0，A₂₆₀/A₂₃₀>2.0）完全达到下游应用标准。琼脂糖凝胶电泳显示典型超螺旋和开环条带，证实DNA完整性良好。

3.2. 不同品牌与类型离心柱的性能表现

研究证实Filterprep方法对不同品牌的离心柱（包括0.22μm非硅胶膜滤柱）均具有良好兼容性，平均得率维持在1316±173μg，且纯度无显著差异。这一发现表明该方法不依赖特定品牌的硅胶膜，而是基于乙醇沉淀效率实现DNA回收，显著降低了实验成本与设备依赖。

3.3. Filterprep纯化质粒DNA的功能验证

通过Sanger测序证实Filterprep制备的质粒测序峰图清晰、背景噪音低，适用于精细遗传分析。在哺乳动物细胞转染实验中，GFP表达量与商业试剂盒制备的质粒相当，转染效率无统计学差异（p>0.05），证明其完全支持真核表达系统。

3.4. 在常规生化应用中的多功能性

Western Blot分析显示，Filterprep制备的质粒在HEK293T细胞中驱动EGFP蛋白表达的效果与商业试剂盒无异。针对不同大小的质粒（4.7kb pEGFP-C1与7.8kb pCIneo-Fluc），该方法均展现出优越的得率与纯度。荧光素酶报告基因实验进一步证实，其活性水平与商业试剂盒制备的质粒相当甚至略优（p>0.05），表明Filterprep产物完全适用于定量报告基因分析。

3.5. Filterprep纯化质粒DNA的稳定性

通过12个月-20°C储存实验证实，质粒DNA未出现降解或条带模糊现象，浓度与纯度比值（A₂₆₀/A₂₈₀、A₂₆₀/A₂₃₀）保持稳定，说明该方法纯化的质粒适合长期存档与批量制备。

研究结论与讨论部分强调，Filterprep通过重新定义离心柱的角色——从DNA结合基质转变为过滤装置，实现了质粒纯化范式的创新。该方法不仅显著降低了成本（每微克DNA成本仅0.1美分，为商业试剂盒的1/60），还因采用成分公开的自制缓冲液而具备完全的操作透明度。其在DNA疫苗开发、病毒载体生产和合成生物学等大规模应用中展现出巨大潜力，特别适合教育资源有限机构与高通量研究场景。该研究通过将经典原理与实用创新相结合，为分子生物学技术提供了既经济又高效的新选择。