[发明专利]一种基于毛细管电泳的核酸分析方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断领域，具体而言，涉及一种基于毛细管电泳的核酸分析方法及其应用。

背景技术

毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)是离子或荷电粒子以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间的淌度或分配系数的差异，而实现高效、快速分离的一类电泳新技术。仪器装置包括高压电源、毛细管、检测器以及供毛细管两端插入且和电源相连的两个储液瓶。毛细管电泳的分离过程是典型的差速运动过程。混合物在迁移过程中，各样品分子因自身的速度不同，将逐渐分成不同的区带，快者前，慢者后。时间越长，区带越小、数目越多、距离越开，即分离越好。在分离通道的终点安装一种检测器，把分子通过终点的情况记录下来，即可得到电泳图谱。以最常用的毛细管区带电泳为例，毛细管和电极槽内充有相同组分和相同浓度的背景电解质溶液。样品从毛细管一端(进样端)导入，当毛细管两端加上一定的电压后，荷电质朝与其电荷极性相反的电极方向移动。同时，由于毛细管内壁与缓冲溶液接触的界面形成双电层，导致毛细管内的溶液在外加电场的作用下整体朝一个方向运动，即电渗流现象。由于电渗流的速度比电泳速度快5-7倍，因此毛细管电泳利用电渗流可将正、负离子和中性分子一起朝一个方向移动，而离子或荷电粒子迁移速度是电泳和电渗流速度的矢量和。由于样品各组分间迁移速度的不同，经过一定时间，各组分按其速度大小依次流出毛细管到达检测端进行检测，得到按时间分布的电泳谱图。用谱峰的迁移时间作定性分析；按其谱峰的高度或峰面积进行定量分析。

生命科学的迅猛发展对生物样品的分离分析提出越来越高的要求。因为生物样品种类繁多，结构复杂，样品量少，制备、浓缩、分离比较困难，分析工作量大，所以人们迫切希望找到高通量、高灵敏度、高效率的分析方法。毛细管电泳以其分离效率高，分析速度快，样品用量少，容易实现自动化等优点,在生物样品的分析方面发挥着重要的作用。毛细管电泳现在已应用到DNA分析的众多方面，例如测序、基因突变分析、DNA片断或PCR产物测定、基因表达、DNA损伤分析、疾病诊断等。而mRNA的直接分析相对比较困难，但也可以通过反转录成互补DNA(cDNA)进行分析。

然而现有技术中，在针对DNA片断分析方法中，通常采用的是采集一个通道中基因片断所有碱基长度的信号进行分析的方法。由于大片断的迁移速率会明显小于小片断的迁移速度，所以对DNA片断中的大片断进行分析时，需要耗时较长(一般为30分钟)，影响检测的时效。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于毛细管电泳的核酸分析方法，该方法将待检测核酸分割为含有多个核酸片断并使用多通道毛细管电泳仪进行检测，通过限定各通道的电压从而起到了化整为零的效果，可以大幅度加快检测速度。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明涉及一种基于毛细管电泳的核酸分析方法，包括：

将待检测核酸分割为含有多个核酸片断的片断组合物，所述片断组合物带有荧光染料标记，使用多通道毛细管阵列电泳仪对所述片断组合物进行多通道同时检测，根据预设的每个通道所要检测的核酸片断的长度区间调整每个通道两端的电压大小，以使得各通道中所述预设的所要检测的核酸片断的电泳的迁移速率相同；

可选的，采集各通道的电泳结果信息并进行拼接，得到完整的待检测核酸信息。

根据电泳的迁移速率v与电泳的电场强度E存在关系式：

v＝k V_E

其中比例系数k＝Q/(e^aM+b·6η·L)，Q是片断的净电荷，a和b是分子量与分子半径之间的关系系数，η是电泳凝胶的粘度，L是毛细管长度。由式可见，基因片断的迁移速率与电泳电压以及片断的分子量有着直接的关系。

在现有技术中，检测核酸片断的方法为在同一个毛细管中，加上同一种电压让100-500bp大小的片断分开。根据上述公式可知，大片断的迁移速率会明显小于小片断的迁移速度，因此现有技术的方法会由于大片断的迁移速率低而拖慢整体的检测时间。

本发明通过在不同毛细管阵列通道的两端施加不同的电泳电压，使得各毛细管通道对不同长度的片断产生分离效果，并具有大致相同的迁移速率(由于CCD在进行检测信号时，是同时对各通道的激发光信号进行检测的，因此迁移速率越接近一致，则电泳时间就越短)；电泳结束后，再通过拼接算法，将各通道的电泳分离数据进行拼接，就可以最终得到完整的基因片断的信息。