研發歷程
目前大多數商業化的核酸染料(凝膠染色試劑)總是在安全性、穩定性和靈敏性等方面不完全令人滿意。例如,雖然 EB (溴化乙啶)作為目前使用最廣泛的核酸凝膠染色試劑,能夠在多數套用中提供可以接受的靈敏度,但它是一種高誘變性的化學物質。而且EB染色後具有較高的背景螢光信號(如圖1)。 SYBR Green I 和 SYBR Gold 也被廠家宣傳為最靈敏的凝膠染色試劑。但 SYBR Green I 尤其是 SYBR Gold 在常用的微鹼性電泳緩衝溶液或預製凝膠中會快速降解,穩定性差導致染色效果極不可靠。 SYBR safe 被認為是市場上較為安全的核酸染料 ,但它的染色效果還遠不及 SYBR Green I 。
至於國內有公司宣稱的新產品Goldview,我們不想多加評論。因為從極為相似的對比試驗結果來看,該產品似乎就是AO(丫啶橙 ,一種劇毒產品,且螢光亮度不佳)。請看Goldview 與 AO 對比試驗結果(其中Goldview是從國內某公司採購,AO則來自SIGMA,報告來自開放生物)
GelRed 和 GelGreen 無論用於預製凝膠染色還是凝膠電泳後染色,都表現出了極高的靈敏度。為配合 312 nm UV 凝膠成像系統而設計的 GelRed ,在使用了我們新開發的具有專利的試驗步驟後(該試驗步驟中使用稀釋的 NaCl 溶液替代傳統的 TBE 緩衝溶液),在凝膠電泳後染色中優於或者至少相當於 SYBR Gold 。但與 SYBR Gold 不同, GelRed 在預製凝膠中使用時仍然有極高的靈敏度,事實上GelRed 在檢測低濃度、微量 DNA 方面比 EB 表現出更高的靈敏度,尤其對小分子量的 DNA 檢測非常靈敏(圖1)。 GelGreen 可以滿足使用 488 nm 雷射凝膠掃瞄器或者可見光激發的 Dark Reader 的研究人員的使用要求。 GelGreen 無論是在預製凝膠還是凝膠電泳後染色中都與 SYBR Green I 靈敏度相當,但不存在後者的不穩定性問題。實際上, GelRed 和 GelGreen ,特別是 GelRed 非常穩定,可以長期在室溫下保存。當這兩種染料稀釋在 TBE 或者類似的電泳緩衝溶液中時甚至可以使用微波爐加熱,便於採用常規方法製備預製凝膠。含有染料的預製凝膠可以成批製備,長期保存。
同樣重要的是, GelRed 和 GelGreen 相比 EB 或 SYBR Green I 提高了安全性。 獨立的測試服務公司( Litron Laboratories, Inc. )進行的標準艾姆斯氏測試結果表明, 在 18.5 μ g /mL (該濃度遠高於推薦用於電泳後染色的 約 4 μ g/mL 的 3X 染色液 )濃度下, GelGreen 沒有誘變性,而 GelRed 也僅在 S9 代謝活化時有微弱的誘變性。 GelRed 和 GelGreen 的特殊化學結構使其難以穿透細胞膜進入細胞,正是這一特性降低了染料的細胞毒性。如圖3。相反, SYBR Green I 廣泛地用於活細胞線粒體和核 DNA 染色,這正是由於它能快速的被細胞吞入。由於已知 SYBR Green I 對紫外線導致的突變有強烈的增強作用( Ohta et al. Mutat. Res. 492 , 91(2001) ),因此它的高細胞膜透性使它在紫外環境觀察時成為凝膠染色的主要有害物質。
主要特點
高靈敏度
GelRed 和 GelGreen 是目前市場中最靈敏的凝膠核酸染料
穩定性極好
可以使用微波爐加熱,可以在室溫下保存
更安全
艾姆斯氏試驗結果表明,該染料的誘變性遠小於 溴化乙錠 ( EB )
廣泛的適應性
適用於預製凝膠和凝膠電泳後染色
染色過程簡單
與 EB 一樣,在預製膠和電泳過程中不必擔心染料降解;而電泳後染色過程也只需 30 分鐘且無需脫色或沖洗
遷移影響極小
對核酸遷移的影響小於 SYBR Green I
完美兼容
與標準凝膠成像系統以及可見光激發的凝膠觀察裝置完美兼容
使用 312nm 激發的 UV 凝膠成像系統時, GelRed 可以完美的替代 EB ;使用 254nm 激發的 UV 凝膠成像系統或可見光激發的凝膠觀察裝置時, GelGreen 足以替代任意一種 SYBR 染料(見圖 4 中的光譜圖)
安全性測試 | |||
SYBR Dyes | GelRed | GelGreen |
A) 5 min. incubation
B) 30 min incubation圖 3. 在37°C下,分別使用1X SYBR Green I, SYBR Safe, GelRed and GelGreen 對HeLa 細胞進行孵化,並分別在5分鐘(A)和30分鐘(B)後觀察。實驗顯示SYBR染料迅速進入細胞並將細胞內的核酸染成亮綠色(以上僅圖示 SYBR Green 1),而 GelRed 和 GelGreen 則因為不能穿透細胞膜而完全沒有進入細胞內, 足以證明GelRed和GelGreen是安全的。
要想讓DNA染色劑安全,唯一的辦法就是設法不讓其穿透細胞膜進入活體細胞內,Gelred/Gelgreen 做到了!
圖 4. GelGreen (綠色) GelRed (紅色)在 PBS 緩衝溶液中結合 dsDNA 後的激發和發射光譜。
圖 5. 室溫下, GelRed ( 500 nm )和 SYBR Gold ( 488 nm )稀釋在 1 × TBE 凝膠染色液中測得的吸光度隨時間變化圖。 GelRed 和 SYBR Gold 初始的吸光度值分別為 0.029 和 0.051 。