[發明專利]遺傳物質的保存微粒及長期保存方法

在審

• 申請號: 201711103478.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107916263A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 刁曉荃;丁士友;竇本銀
• 申請（專利權）人: 刁曉荃;丁士友;竇本銀
• 主分類號: C12N15/10
• 分類號: C12N15/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 楊青,穆德駿

技術領域

本發明涉及遺傳物質領域，具體涉及遺傳物質的保存微粒及長期保存方法。

背景技術

遺傳物質是指親代與子代之間傳遞遺傳信息的物質，主要包括DNA和RNA，其為每一個生物個體、包括動物、植物和微生物所特有。DNA技術已經廣泛應用于生物醫學、農業、環境、材料、刑偵、信息保存等領域。RNA在特定時間由生物體基因(DNA)轉錄而來，用于翻譯生命活動所需的蛋白。RNA的研究在農牧、醫學等方面也有著十分廣泛的前景，除了研究動植物的發育、生理調節等外，還可以用于疾病的診斷和治療。比如保存一個健康人的RNA，可用于本人或有遺傳關聯的直屬親屬的疾病診斷和治療。比較一個生物體不同時間的基因表達(RNA測序)可以研究未知基因的功能，特定基因的調節作用機制等。

遺傳物質的提取是一種成熟和常用的方法。提取遺傳物質并將其保存，在需要時進行釋放和凈化，并通過PCR技術進行擴增，便可以方便地利用保存的遺傳物質。因此，如何實現遺傳物質的保存、尤其是長期穩定的保存變得越來越受關注。

通常而言，DNA和RNA分子可以選擇低溫保存，例如絕大多數生物實驗室都將DNA或RNA分子保存于-80℃低溫冰箱或液氮中，保存方法簡便。然而，這種方法也有多種缺陷：一方面，遺傳物質只能保存在具有特種保存設備的專業機構，對其保存地點提出了較高要求，無法實現個人常規保存；另一方面，低溫保存面臨較為昂貴的后期維護成本，如果需要較長期保存的話費用較高；再一方面，由于受到氧化、電離輻射、紫外線、溫度升高以及核酸酶等多種因素的影響，低溫保存只適合于遺傳物質的中短期保存，例如數月、數年或數十年，更長期保存時遺傳物質仍有可能受到破壞。

自然界中，科學家從2-3千萬年前的琥珀包裹的微生物孢子(P.Setlow,Trends Microbiol.,2007,15,172.；R.J.Cano and M.K.Borucki,Science,1995,268,1060.)和1.2-1.35億年前的象鼻蟲(Cano et al.,Amplification and sequencing of DNA from a 120-135-million-year-old weevil，Nature 363(6429):536-8)提取到了DNA，證明遺傳物質的超長期保存是有可能實現的。目前，許多科學家也正在研究長期保存DNA的方法，比如：1)將DNA吸附在濾紙或多孔的材料中(Choy,J.H.,Oh,J.M.,Park,M.,Sohn,K.M.&Kim,J.W.Inorganicbiomolecular hybrid nanomaterials as a genetic molecular code system.Adv.Mater.16,1181–1184(2004).；Burgoyne,L.A.Solid medium and method for DNA storage.US patent 5,496,562(1988)；Taylor,D.J.,Finston,T.L.&Hebert,P.D.N.The 15％solution for preservation.Trends Ecol.Evol.9,230(1994).；Yang,H.et al.Adsorption and protection of plasmid DNA on mesoporous silica nanoparticles modified with various amounts of organosilane.J.Colloid Interface Sci.369,317–322(2012).；Kapusuz,D.&Durucan,C.Synthesis of DNA-encapsulated silica elaborated by sol-gel routes.J.Mater.Res.28,175–184(2013).；Pierre,A.,Bonnet,J.,Vekris,A.&Portier,J.Encapsulation of deoxyribonucleic acid molecules in silica and hybrid organic-silica gels.J.Mater.Sci.Mater.Med.12,51–55(2001).)，但這些方法沒有將DNA與外界環境分開，保存時間有限；2)將DNA包裹在玻璃材料中(Daniela Paunescu,Michela Puddu,Justus O B Soellner,Philipp R Stoessel&Robert N Grass.Reversible DNA encapsulation in silica to produce ROS-resistant and heat-resistant synthetic DNA‘fossils’.Nature Protocols,2013,8(2)：2440-2448.；D.Paunescu,C.A.Mora,M.Puddu,F.Krumeich and R.N.Grass，DNA protection against ultraviolet irradiation by encapsulation in a multilayered SiO2/TiO2assembly.J.Mater.Chem.B,2014,2,8504-8509)，這種方法使得DNA保存時間大為延長。然而，使用二氧化硅層包覆后DNA仍然會受到電離或光降解等影響；納米二氧化鈦比納米二氧化硅多了較強的紫外線屏蔽作用，可以防止紫外線對DNA和RNA的損傷，但其具有強親水性，同樣不利于DNA和RNA的長期保存。