賽默飛世爾科技推出的Thermo Scientific KingFisher 磁珠純化技術是新一代樣品純化技術，在 KingFisher系統上利用轉移磁珠的純化方法，從普通樣品如：血液、動植物組織、細菌、細胞、病毒；以及疑難樣品如：唾液、土壤、糞便、FFPE、法檢等樣品中，自動化快速提取高產量、高質量、高完整度的DNA、RNA樣品。KingFisher 磁珠純化技術及KingFisher自動磁珠純化儀，除了在核酸純化領域有卓越的表現外，作為開放的平臺，根據試劑盒種類不同，KingFisher 也出色應用于蛋白質純化、免疫細胞分選、細菌富集等領域。

隨著分子生物技術的發展，科研及臨床檢測要求的提高，核酸純化方法也經歷了密度梯度離心，酚氯仿、苯酚、異戊醇抽提，二氧化硅吸附等化學物理方法。目前，基于硅膠膜對核酸特異結合的原理所開發的方法已成為核酸純化的主流方法。為了減少化學、物理因素對核酸的破壞和降解，科學家們力求開發快速、溫和的純化方法，在確保遺傳信息的完整性同時，提高工作效率。而KingFisher磁珠純化法不僅滿足了科研工作者對核酸質量的高要求，同時其自動化、通量高、速度快、靈敏度高的特性也提高了科研工作者的工作效率。目前轉移磁珠的磁珠純化方案正在逐步替代以往的各種方法，特別是目前普遍應用的離心柱法。

酚法抽提、玻璃珠沉淀法、離心柱法與磁珠法：

經典的核酸純化法采用酚、氯仿抽提，樣品經過處理后分為水相和有機相，通過酒精離心沉淀水相中核酸的方法純化樣品中的核酸，這就是我們所說的酚-率氯仿抽提法。酚法抽提相對穩定，至今仍被多數科技工作者廣泛應用，也是其他多種提取方法的操作基礎。

隨后，科學家發現核酸與硅存在特異結合，并開發了用玻璃珠吸附核酸，離心沉淀后經過洗和洗脫得到純化的核酸樣品，因玻璃珠比重較大，容易離心到管底，從而縮短了離心時間，目前此方法仍被部分實驗室采用。

后來科學家將玻璃珠改成玻璃纖維，并將玻璃纖維制成薄膜狀，置于離心管中層，用離心的方法從裂解液中吸附，這就是目前核酸純化的主流方法--離心柱法。離心柱法極大簡化了操作流程、縮短操作時間，目前已成為大多數實驗室主流純化方法；但離心柱法樣品與硅介質結合時間短，樣品回收率低，并對樣品有一定的損傷。 

圖1 基于離心法的核酸純化

以上提到的三種方法都是需要離心操作的純化方法（圖1），每一批樣品的提取都涉及到開關離心管蓋、廢液處理、加液的操作，不僅引入了人為誤差，也容易在大批量樣品處理時造成交叉污染。而應用磁珠純化技術，則可以利用磁鐵特異吸附磁珠（圖2A），從而省去離心操作，減少人為操作環節，避免人為誤差，不僅節省時間，同時使高通量純化成為可能。

 
圖2 磁珠純化的原理及轉移液體、轉移磁珠的設計

Thermo Scientific KingFisher轉移磁珠純化方案的專利設計
無論離心柱過濾法還是磁珠法，都是基于硅介質與核酸特異結合的原理而發展起來的。離心柱法所采用的硅膠膜實際上就是玻璃纖維，而磁珠之所以能夠結合核酸也是因為其表面包被了玻璃纖維。而磁珠純化法本身也經歷了轉移液體的磁珠純化和轉移磁珠的磁珠純化兩個階段。

最初的設計是用磁力架將磁珠吸附在管內壁，隨后將不含磁珠的液體吸走，達到結合、洗滌、洗脫的目的（圖2B）。但轉移液體需要吸頭移液操作，首先會有大量的液體殘留，其次吸液時會損耗一些磁珠，降低磁珠回收率，再者吸液操作的廢液處理及移液過程中容易產生交叉污染。

為了彌補轉移液體方案的不足，賽默飛世爾科技開發了一種轉移磁珠的純化方案。與轉移液體的方案不同，轉移磁珠方案用磁力棒吸附、轉移磁珠，省去了移液操作，縮短了由移液帶來的操作時間（圖2C）；同時在保證磁珠完全回收轉移的同時，使液體殘留量降至最低水平；從而提高了樣品純度和后續檢測靈敏度。

公司的研發團隊將這種技術命名為KingFisher技術 （專利號US 6447729, US 6448092）。KingFisher在英文中是翠鳥的意思，美國的動物行為學家發現，KingFisher（翠鳥）可以從復雜的河流環境中捕食自己喜歡吃的魚類，而磁力棒吸附、轉移磁珠的操作就像KingFisher從河中捕魚一樣，因此將這種技術命名為KingFisher磁珠純化法。

Thermo Scientific KingFisher磁珠純化儀的超強兼容性與延展性
KingFisher磁珠自動純化系統是一套完全開放的體系，幾乎兼容所有市面上可以查到的，進口及國產基于磁珠法的純化試劑盒，如：OMEGA、Qiagen、Ambion、Invitrogen、Invitek等進口品牌，以及天根、博坤、易瑞等國產試劑盒。應用這些多種多樣的試劑盒，研究人員可以方便的從普通樣品如：血液、體液、動植物組織、培養細胞、細菌等，以及疑難樣品如：土壤、糞便、毛發、FFPE、唾液、法檢痕量樣品中，自動化快速提取高產量、高質量、高完整度的DNA、RNA樣品。在 KingFisher Flex 系統上利用磁珠純化方法提取的核酸樣品可以直接進行核酸定量、實時熒光定量PCR儀檢測、測序、芯片檢測等下游實驗，無需再純化。從樣品到純化產品，只需15-45分鐘（根據樣本類型和試劑盒程序略有不同），并且可與其它儀器（包含第三方儀器）整合，提供無限擴展空間和真正意義的實驗室自動化。

 
圖3 磁珠核心結構。KingFisher系列產品可以幫助科技工作者從復雜的各種類型的原始樣品中，精確提取所需要的目的分子或細胞。

值得注意的是，KingFisher磁珠純化儀所能做的事情絕不僅限于核酸提取，應用不同包被物包被的磁珠，可以從復雜的樣品中提取高純度的NDA、RNA、蛋白、抗體、細菌、細胞等（圖3）。也可以根據不同的用戶需要，在磁珠表面標記所需要的誘餌分子，從復雜的樣品中釣取所需的單一目的分子或細胞。

Thermo Scientific KingFisher系列磁珠自動純化儀
目前，KingFisher磁珠自動純化系列產品主要擁有15個樣品通量的“KingFisher mL”；24個樣品通量的“KingFisher”；和兼容24/96個樣品通量的“KingFisher Flex”，可以滿足不同樣品數量用戶的樣品處理需求（圖4）。KingFisher系列產品可以在15-45分鐘內完成多達96個樣品的平行純化處理，在高通量的基礎上保證樣品純度和檢測靈敏度。

  
圖4 KingFisher系列產品成員

KingFisher磁珠純化儀作為一種新型的純化方案，已經成為一種科研以及應用趨勢，逐步取代以往的柱法提取，目前已風靡歐美。至今在中國市場，KingFisher純化儀也已經被各地高校、研究所、各科研機構、大批量種子檢測、疫病監控、流行病控制、血液初篩、血庫建庫、高通量基因測序等機關、部門、企業廣泛采納，逐步成為核酸提取的主流應用方法。

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應用實例
1、KingFisher的磁珠回收率：KingFisher 96 DW Plate板型與加熱塊匹配嵌合的獨特設計也保證加熱的最大效率。如果用其它型號的96孔板，熱塊會抬升板底高度，從而影響混勻操作甚至造成儀器不穩定性。實驗數據表明96 DW Plate的磁珠回收率比其他96孔板的回收率更高。使用96 DW Plate進行磁珠孔到孔的水平轉移，其回收率高達99.4%（圖 5）。

 
圖5  KingFisher 96 DW Plate與其它型號96-well Plate對比。上圖：KingFisher 96 DW Plate (a) 與加熱塊的吻合，b. c. d.為其它型號的96-well Plate；下圖：磁珠回收率對比，KingFisher 96 DW Plate回收率大于99.4%。

2、血液DNA提取：用ThermoFisher Scientific “KingFisher Blood DNA Kit”從多至3-8 ml全血中提取DNA。產物回收率、純度、完整度均達到高水平（圖 6）。全過程約45-60分鐘。

圖6 從3 ml全血中提取DNA。左圖：24個樣品的產量和OD260/280；右圖：8個重復樣品的提取均一性。（KingFisher Flex 24 DW Plate提取）

3、動物組織DNA提取：應用OMEGA MagSi Tissue DNA Kit，實驗者可以方便的從10 mg動物組織中提取樣品DNA（圖 7）。樣品預處理后在KingFisher上的運行時間大約30 分鐘。

  
圖7 從10 mg動物組織樣品中提取DNA和定量PCR分析。

4、植物組織RNA提取：應用OMEGA MagSi Plant RNA Kit，實驗者可以在60分鐘內，從50 mg植物組織中，一次純化96個平行樣品（圖 8）。

 
圖8 從50 mg植物組織中提取總RNA。（KingFisher Flex 96 DW Plate提取）

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