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#Neues aus der Industrie
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Denken außerhalb der Gefriertruhe: DNA- und RNA-Speicherung
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Während die extrem niedrigen Temperaturen die derzeit modernste Lösung für die Lagerung von Bioproben sind, ist die Umgebungslagerung eine interessante Option und könnte in bestimmten begrenzten Situationen überlegen sein. Bei vielen Arten von Proben ist es möglich, dass wir für die Langzeitlagerung immer extrem niedrige Temperaturen verwenden müssen. Für andere Probentypen, wie DNA und RNA, gibt es alternative Lösungen.
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Die Präzisionsmedizin beruht auf der Fähigkeit, die in der DNA und RNA gespeicherten Informationen einer bestimmten Person genau zu sequenzieren und zu interpretieren. Mit dem Bedürfnis, den zugrunde liegenden genetischen Hintergrund für Patienten und Teilnehmer klinischer Studien zu verstehen, steigt auch die Notwendigkeit, hochwertige DNA- und RNA-Proben zu sammeln. Next Generation Sequenzierung (NGS) und RNA-Seq-basierte Studien sind die wichtigsten Werkzeuge, um diese Daten zu erhalten, und diese Technologien basieren auf hochwertigen Proben.
SPEICHERUNG DER DNA
Die Sammlung und Lagerung von Proben, die die Integrität der Nukleinsäure aufrechterhalten, ist teuer, insbesondere wenn sich die Sammelstellen in abgelegenen Gebieten befinden. Obwohl die Lagerung von DNA bei -20°C und -80°C nach wie vor eine gängige Methode zur Lagerung extrahierter DNA-Proben ist, gab es mehrere Bemühungen, Methoden zur Lagerung gereinigter DNA-Proben bei Raumtemperatur zu entwickeln.
Mehrere Frost-Tau-Zyklen können zu Scherung und anschließendem DNA-Abbau führen. Eine Lösung besteht darin, DNA im flüssigen Stickstoff im glasartigen Zustand zu speichern. Eine weitere Lösung ist die Lagerung der DNA bei trockener Umgebungstemperatur. In Bezug auf die Stabilität besteht der Vorteil der getrockneten DNA darin, dass die Dehydrierung auch das Wasser entfernt, das an den hydrolytischen Reaktionen beteiligt ist, die zu einem Strangbruch in DNA und RNA führen (Kansagara, McMahon et al., 2008).
Die Lagerung von DNA bei Umgebungstemperatur ohne jegliche Form der Stabilisierung kann aus einer Vielzahl von Gründen zu einem Abbau führen, einschließlich der Kontamination zellulärer Nukleasen in Abhängigkeit von der Form der Probe. Um dies zu bekämpfen, haben Gruppen verschiedene Methoden zur Trocknung von Proben verwendet:
sprühtrocknung
sprühgefriertrocknung
lufttrocknung
gefriertrocknung
und Trocknen unter Zusatz von handelsüblichen Stabilisierungsmitteln.
Weitere Möglichkeiten der DNA-Stabilisierung sind die Verwendung von FTA-Karten und die Fällung von DNA in Ethanol. Diese Optionen können jedoch zeitaufwendig sein, um die DNA für Downstream-Zwecke zu extrahieren, und sind nicht für alle Anwendungen geeignet, insbesondere in Hochdurchsatzlabors und klinischen Umgebungen. Ein relativ neuer und vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von handelsüblichen Stabilisatoren. Die Zugabe eines Stabilisators zu nasser DNA ermöglicht es, die Proben zu trocknen und bei Umgebungstemperatur zu lagern, ohne die Gefahr eines Abbaus. Dies ermöglicht eine einfachere und wirtschaftlichere Probenlagerung in ressourcenintensiven Umgebungen, insbesondere die vielen klinischen Studien, die an Orten mit wenig Infrastruktur für eine ordnungsgemäße Probenverarbeitung und -lagerung durchgeführt werden.
SPEICHERUNG DER RNA
Ähnlich wie bei der DNA wird die RNA-Qualität durch Gefrier-/Tauzyklen und zelluläre Stressreaktionen sowie durch die Gewebeverarbeitungsprotokolle und Lagerbedingungen beeinflusst, die vor der RNA-Extraktion auftreten. Formalin-fixiertes Paraffin-Embedding (FFPE) ist nach wie vor die primäre Methode der Gewebekonservierung in Pathologielabors, erschwert aber die RNA-Extraktion durch Fragmentierung. Das Schockfrosten liefert qualitativ hochwertigere RNA als FFPE, ist aber oft unpraktisch für Labore und klinische Einrichtungen, die nur begrenzten Zugang zu den erforderlichen Gefrieranlagen haben und die Probenahme auf einen zentralen Ort beschränken.
Kommerzielle Verbindungen wie RNAlaterTM ermöglichen es, kleine Gewebeteile sofort in die Stabilisierungslösung einzutauchen, ohne dass Proben eingefroren werden müssen. Diese konservierten Gewebeproben können bei Raumtemperatur bis zu einer Woche, 4°C für einen Monat und -80°C für längere Zeiträume bis zu sechs Monate vor der Extraktion gelagert werden. Diese Lösung macht den Einsatz spezieller Konservierungsausrüstung überflüssig und gibt den Sammelstellen die Möglichkeit, die RNA zu einem späteren Zeitpunkt zu isolieren, ohne die Qualität oder Quantität der erhaltenen RNA zu gefährden, wodurch die Notwendigkeit einer sofortigen Verarbeitung von Gewebeproben entfällt (Salehi, 2014).
Viele klinische Studien sammeln und lagern auch Zellen für Lebendzell-Assays. Der Goldstandard für die langfristige Zelllagerung besteht darin, sie in flüssigem Stickstoff bei etwa -180°C zu halten. Die Zellen werden mit einem Kryokonservierer, typischerweise DMSO, gelagert, der die Bildung von schädlichen Kristallen reduziert, die die Zellmembranen stören können. Wenn die Zellen richtig konserviert und gelagert werden, können sie wiederbelebt und Jahrzehnte später erfolgreich in Assays verwendet werden.
DIE MÖGLICHKEIT DER UMGEBUNGSLAGERUNG
Obwohl die ambiente Lagerung von DNA und RNA derzeit möglich ist, ist die Lagerung von Zellen bei Umgebungstemperatur ein viel schwierigeres Problem. Während es keine Technologie für die langfristige Lagerung lebensfähiger Zellen in der Umgebung gibt, gab es einige Fortschritte bei der Kurzzeitlagerung. Da der Zeitrahmen für die Lebensfähigkeit mit diesen Techniken relativ kurz ist, liegt der Schwerpunkt derzeit auf dem ambienten Transport von Zellkulturen. Typischerweise werden Zellen gesammelt oder kultiviert und dann in eine gelartige Matrix eingebettet. Einige Strategien beziehen sich auf Zucker-Mischungen (Stefansson, Adams et al. 2016; Stefansson, Han et al. 2017), Alginat-Hydrogele (Stefansson, Han et al. 2017) oder mucinähnliche Strukturen (Kanton, Warren et al. 2016). Trotz der Tatsache, dass die ambiente Langzeitspeicherung lebensfähiger Zellen nicht oder nur sehr lange möglich sein wird, gibt es heute Lösungen für die Speicherung von DNA und RNA
SCHLUSSFOLGERUNG
Hier bei Fisher BioServices verstehen wir die verschiedenen Bedürfnisse unserer Kunden und sind in der Lage, diese zu erfüllen, indem wir in der Lage sind, Material bei Temperaturen von Umgebungstemperatur bis Kryo zu verarbeiten. Unsere Expertenteams verfügen über ein tiefes Verständnis für die komplexe Logistik, die erforderlich ist, um Proben zwischen den Standorten zu transportieren, sie ordnungsgemäß zu lagern, um ihre Integrität aufrechtzuerhalten, und ein Inventar zu verwalten, um sicherzustellen, dass alle Proben für Tests leicht verfügbar sind. Wir sind uns bewusst, dass die Stichprobenintegrität für die Forschung unserer Kunden von entscheidender Bedeutung ist, und entwickeln flexible Lösungen, damit sie ihre nachgelagerten Ziele erreichen können. So bietet die AstraZeneca UK Biobank beispielsweise die langfristige Lagerung und den schnellen Zugriff auf rund 1 Million humanbiologischer Proben aus klinischen Studien, Kooperationen und kommerziellen Quellen von AZ Oncology.