共用的是硬件,不是化学
先锁定 0.8–1.2 µm Si–OH 共用平台;300–500 nm Si–OH 是超短片段比较臂,约 1 µm COOH 是 SPRI 清洁/尺寸调节臂。
METHOD DEVELOPMENT / VERSION 0.1
第一代共用硬件优先从 0.8–1.2 µm、单分散、超顺磁、Si–OH / 类硅表面起步;血浆和尿液围绕短片段回收曲线优化,FFPE DNA 围绕裂解与交联逆转,FFPE RNA 围绕限时去修饰、DNase 与短 RNA 保存。
公开事实 1 µm MyOne SILANE 的规格与 MagMAX 公开应用见 Thermo 说明书与 MagMAX cfDNA 手册。
25 / 40 / 70 / 100 / 150 / 166 / 300 / 500 / 1,000 bp
同拷贝 ssDNA + dsDNA spike-in,逐长度报告绝对回收率
STOP / SAFETY
DECISION FRAME
本页把“公开披露”与“我们的实验起点”分开。没有配对实验数据的地方,一律不写成性能承诺。
先锁定 0.8–1.2 µm Si–OH 共用平台;300–500 nm Si–OH 是超短片段比较臂,约 1 µm COOH 是 SPRI 清洁/尺寸调节臂。
不能只看总 ng 或 NanoDrop。每个候选都要以等拷贝多长度 spike-in 测绝对回收,并把 ssDNA、dsDNA 分开。
血浆/尿液至少对照 MagMAX 与 QIAamp;FFPE 至少对照 MagMAX FFPE DNA/RNA Ultra 或 Maxwell XtractAll。
先在公共基础空间内做单次结合研究;配方、顺序、pH、浓度、珠表面和目标市场冻结后,再逐项做 claim chart。
FOUR PROTOCOL LANES
选择一个样本查看目标片段、首发配方、备选臂、步骤、关键 DoE 与 QC 门槛。所有配方均为 RUO 起点。
P / PLASMA
常规双链 cfDNA 主峰约 166–167 bp,但 50–120 bp 亚核小体片段存在,且 ctDNA/胎源 DNA 可能偏短。提取法本身会改变片段谱;“磁珠”不等于天然高回收。
公开事实 Snyder 2016 · Underhill 2016 · 方法比较 · 荷兰环试
全血 2,000×g 10 min、4°C;转移血浆后 16,000×g 10 min、4°C。普通 EDTA 管尽快分离。来源:MagMAX 官方手册。
P1|按 1.0 mL K2EDTA 血浆
释放:15 µL Proteinase K(20 mg/mL)+ 50 µL 20% SDS
孵育:60°C 20 min;冰上 5 min
结合:1.50 mL 6 M GuHCl / 50 mM MES pH 5.5 / 0.5% Tween-20
+ 1.20 mL 无水 IPA
+ 20 µL 40 mg/mL SiOH 磁珠
终态:约 2.38 M GuHCl / 31.7% IPA / 0.20% Tween / 0.26% SDS
0.8 mg 磁珠;20–25°C 强混 10 min
洗 1:1 mL 1 M GuHCl / 50 mM MES pH 6 / 30% IPA / 0.1% Tween
洗 2:80% EtOH × 2
干燥:磁架 3–5 min,仅到无可见液滴,勿过干
洗脱:50 µL 10 mM Tris pH 8.5 / 0.05–0.1 mM EDTA
56–60°C 10 min
PK/SDS 释放步骤来自 MagMAX 公开手册;组合后的自配结合体系不是 Thermo 配方,尚无本实验室性能数据。
| 因子 | 水平 | 主响应 |
|---|---|---|
| GuHCl | 2.0 / 2.8 / 3.5 M | 50–166 bp 回收、盐残留 |
| IPA | 25 / 35 / 45% | 超短回收、抑制、专利风险 |
| 珠量 | 0.4 / 0.8 / 1.6 mg/mL | 回收、磁清、残珠 |
| pH | 5.2 / 6.0 / 7.0 | 结合曲线、共纯化 |
NGS 文库产量和低 VAF 检出须不劣于商业对照;以上不是临床放行标准。
U / URINE
泌尿道来源 cfDNA 常含 100–300 bp 及更大片段;经肾 cfDNA 可集中于 20–40 bp。两者不能用同一阈值声称“全回收”。
公开事实 尿液短 cfDNA 方法比较 · JCI Insight 2024
快速处理从 10 mM EDTA 起步;延迟运输比较 40 mM + pH 8;100 mM 只作超短片段保存臂并验证 EDTA 携带。依据:10 mM、40 mM + pH 8、100 mM 研究。
U1|按 1.0 mL 已澄清尿液
澄清:16,000×g 10 min,4°C;转移上清
结合液:1.25 mL 5.0 M GuHCl / 50 mM MES pH 5.5 / 0.5% Tween
IPA:0.50 / 1.00 / 1.50 mL 三档
磁珠:15 µL 40 mg/mL、约 1 µm SiOH(0.6 mg / mL 原尿)
对应终态:IPA 约 18 / 31 / 40%
GuHCl 约 2.26 / 1.91 / 1.66 M
结合:强混 10–20 min
洗涤:沿用 P1 的胍洗 1 次 + 80% EtOH × 2
洗脱:30–50 µL 10 mM Tris pH 8.5 / 低 EDTA
体积比例参考 MagMAX 尿液官方说明,但上述自配化学不是 Thermo 配方。初始只可称“总 cfDNA 主线”。
| 因子 | 水平 | 主响应 |
|---|---|---|
| 保存 EDTA | 10 / 40 / 100 mM | 降解、gDNA、Mg²⁺携带 |
| 珠径 | 300–500 nm / 1 µm | 25–100 bp 回收、t99 |
| GuSCN | 2.5 / 3.2 / 4.0 M | 超短回收、团聚 |
| IPA | 40 / 50 / 60% | 回收、残留、连接酶抑制 |
| 珠量 | 0.8 / 1.6 mg/mL | 回收、磁清、成本 |
HMW gDNA、血尿和细胞数必须单列;25–40 nt/bp 暂不强设同一回收门槛。
D / FFPE DNA
脱蜡、组织裂解、交联逆转、纯化必须独立优化。高温逆转在低盐、pH 8 左右水相完成,冷却后才加入胍/醇。福尔马林损伤不能完全修复,下游应偏向 ≤100–150 bp 扩增子并监测 C>T/G>A。
公开事实 MagMAX FFPE DNA 手册
D1|按 1–2 张 5–10 µm FFPE 切片、约 100 µL 水相
脱蜡:二甲苯 1 mL × 2;无水 EtOH 1 mL × 2
37°C 开盖 10 min,去尽残溶剂
裂解:100 µL 50 mM Tris-HCl pH 8.0 / 10 mM EDTA
/ 0.5% SDS / Proteinase K 1 mg/mL
孵育:56°C 2 h;难裂解组织加 overnight 臂
逆交联:90°C 20 / 40 / 60 min DoE;冷却后才结合
结合:+100 µL 4 M GuSCN / 400 mM 柠檬酸钠 pH 7 / 2% Triton
+100 µL IPA + 0.3 / 0.6 / 1.0 mg SiOH 珠
珠前终态:约 1.33 M GuSCN / 33% IPA
珠量 DoE:各臂须等体积重悬或补同一载液;若直接用 40 mg/mL 珠浆,
7.5 / 15 / 25 µL 会使终 GuSCN 降至 1.30 / 1.27 / 1.23 M,
IPA 降至 32.5 / 31.7 / 30.8%,形成共线混杂
洗 1:2 M GuSCN / 200 mM 柠檬酸钠 / 1% Triton / 30% IPA
洗 2:80% EtOH × 2
洗脱:50 µL 10 mM Tris pH 8.5,55°C 10 min
结合框架参考公开磁珠实施例 US20060078923A1;将其组合用于 FFPE 是待验证推断。
| 因子 | 水平 | 主响应 |
|---|---|---|
| 脱蜡 | 二甲苯 / 矿物油 | 残蜡、回收、自动化 |
| PK 裂解 | 2 h / overnight | 释放量、完整性 |
| 逆交联 | 90°C 20 / 40 / 60 min | qPCR、损伤、片段谱 |
| 珠量 | 0.3 / 0.6 / 1.0 mg | 回收、抑制、残珠 |
| SPRI ratio | 0.8× / 1.2× / 1.8× | 最短片段保留 |
相邻连续切片、按组织面积归一化;商业对照至少 MagMAX FFPE DNA/RNA Ultra 或 Maxwell XtractAll。
R / FFPE RNA
RIN 对 FFPE 解释力有限。主判据应是 DV200、短 RT-qPCR、−RT、外源 spike 与 RNA-seq 偏倚。QIAGEN 公开手册明确:RNA 上清 80°C 15 min 可部分逆转修饰,延长或升温会进一步碎裂。
公开事实 QIAGEN AllPrep 手册
R1|FFPE RNA 首发路线
脱蜡:二甲苯 / 无水 EtOH;去尽残溶剂
裂解:150 µL 20 mM Tris-HCl pH 7.5–8.0 / 1 mM EDTA
/ 1% SDS / Proteinase K 1 mg/mL
孵育:65°C 2 h;20,000×g 5 min 澄清
去修饰:RNA 上清 80°C 严格 15 min;立即冷却
初结合:每 150 µL 上清 + 150 µL 4 M GuSCN
/ 400 mM 柠檬酸钠 / 2% Triton
+ 300 µL IPA(珠前终 1 M GuSCN / 50% IPA)
小 RNA 臂:上述 300 µL 水相改加 700 µL 无水 EtOH(珠前终 70%)
磁珠:0.3 / 0.6 / 1.0 mg SiOH;珠量 DoE 须等体积重悬
洗涤:胍 / 醇洗 1 次;70–80% EtOH × 2
珠上 DNase:100 µL 10 mM Tris pH 7.5 / 2.5 mM MgCl₂
/ 0.5 mM CaCl₂ / DNase I 0.4 U/µL;37°C 10 / 15 min
关键:DNase 反应液不可丢弃;立即胍 / 醇淬灭并再结合
再结合母液:4 M GuSCN / 400 mM 柠檬酸钠 / 2% Triton / 2 mM DTT
40% IPA 臂:100 µL DNase 液 + 75 µL 母液 + 120 µL IPA
终约 1.02 M GuSCN / 40.7% IPA
50% IPA 臂:100 µL DNase 液 + 100 µL 母液 + 200 µL IPA
终 1 M GuSCN / 50% IPA
残余 Mg²⁺ / Ca²⁺:40% 臂约 0.85 / 0.17 mM;50% 臂约 0.63 / 0.13 mM
洗脱:EtOH 洗 2 次;30–50 µL RNase-free water
珠上 DNase 的 Mg²⁺/37°C 同时带来 RNA 水解与离珠风险;“保留完整反应液并立即再结合”是关键假设,必须与溶液内 DNase / 二次硅珠纯化对照。
| 因子 | 水平 | 主响应 |
|---|---|---|
| 裂解路线 | PK/SDS / GuSCN-DTT | 释放量、DV200 |
| 去修饰 | 80°C 15 min / 70°C 30 min | 短 RT-qPCR、碎裂 |
| 结合醇 | IPA 50% / EtOH 70% | 小 RNA 保留、抑制 |
| 珠量 | 0.3 / 0.6 / 1.0 mg | 回收、残珠 |
| DNase | 10 / 15 min;珠上 / 液相 | −RT、RNA 损失 |
同时观察 RNA-seq 比对率、外显子率、rRNA、检出基因数与 3′ 偏倚;RIN 不是核心放行指标。
BEAD SELECTION
首轮比较必须按干重、比表面积和真实基质中的磁清时间归一,而不是按珠液体积。300–500 nm 先于 150–250 nm,1 µm 是自动化折中点。
| 表面 / 粒径 | 第一用途 | 优势 | 主要失效模式 | 首轮位置 |
|---|---|---|---|---|
| Si–OH / 类硅 0.8–1.2 µm | 四类样本的共用纯化平台 | 重悬、表面积、磁清、自动化较平衡;官方 1 µm 基准充足 | 不同硅表面不可直接迁移缓冲;胍/醇残留;磁珠 carryover | 主力 |
| Si–OH 300–500 nm | 血浆/尿液超短片段比较 | 比表面积更高,可能改善低拷贝短片段捕获 | 高胍/高醇团聚、磁清慢、珠损失、连接酶抑制 | 探索 |
| Si–OH 150–250 nm | 只在 300–500 nm 显示不足后推进 | 更高表面积 | 板式磁清与残珠风险更高,来料表征要求更严 | 后置 |
| COOH / SPRI 约 1 µm | 二次清洁、片段窗口、HiTE 对照 | PEG/盐化学成熟,可通过 ratio 调节 | 原始血浆蛋白/脂质共沉淀;最短片段丢失;PEG 残留 | 对照 |
| 季铵 / 阴离子交换 | 尿液超短 cfDNA 性能参考 | 在公开研究中可处理超短片段 | 盐洗脱与抑制;在权专利密集;非特异杂质 | 非首代 |
DESIGN OF EXPERIMENTS
Definitive screening 或 D-optimal 先筛主效应;进入真实样本前,先让“长度回收、抑制、磁清、残珠”同时进入响应面。
固含、粒径、zeta、t99、背景核酸;尿液记录 pH/肌酐/血尿,FFPE 记录组织面积/固定史。
珠面、粒径、珠量、胍盐、IPA、pH、时间;FFPE 另加脱蜡、PK、热窗口、DNase。
每条件 ≥3 技术重复;3 批磁珠、3 天 / 操作者 / 仪器,观察交互与边界失败。
配对商业套装,真实个体基质 ≥20 例;按预设淘汰线判定,不事后移动门槛。
PATENT LANDSCAPE / FIRST PASS
“Boom / SPRI 过期”不等于从原始血浆或尿液做特定尺寸分级、从 FFPE 做特定一锅化学就没有风险。
EP0389063B1:Boom 硅质固相 + 胍盐。
US5705628A:经典 SPRI。
US6027945A:硅磁粒通用纯化。
US10184145B2 / CN107690481B
US9624252B2 / US10745686B2
US12398389B2 家族
US20220396785A1
CN118256489B · CN110283818A · CN111902545B
US9422542B2 · US9416356B2
EP3269813B1
US10274405B2 · CN111593047B
边界:Google Patents 的状态不是法律结论。商业化前应按目标销售国、最终组分、操作顺序、pH、浓度、磁珠表面和宣称用途,由专利专业人士完成同族法律状态核验与逐项 claim chart。
SUPPLY / PROCUREMENT
这里推荐的是可进入技术筛选的供应来源与公开业务匹配对象,不代表背书、实际采购关系或合作意愿。
看粒径、表面、固含、批间、磁清、核酸背景、OEM 与变更通知。
只能按公开技术能力做 BD 初筛,不能据此声称其外购磁珠或有采购意愿。
燃石医学、金域医学、艾迪康、天隆、Natera Signatera、Labcorp FFPE NGS 的公开业务与场景匹配,但不证明其外购、采购意愿或既有合作关系。
INDEPENDENT REVIEW
一致意见进入方案;分歧不“平均”,而是转化成 DoE 或保留有公开基准的一侧。
高醇比例与表面积可能决定超短片段回收;FFPE RNA 的 80°C / 15 min 必须限时;珠上 DNase 的 Mg²⁺ / 37°C 是风险点;SPRI 更适合硅珠后的二次清洁或尺寸调节。
不应把 1 µm 设为首选,珠量倾向 1.5–3 mg/mL。
依据 MyOne / MagMAX 公开实践,保留 1 µm、0.4–1.6 mg/mL 作为首轮基线;同时加入 300–500 nm 与更高珠量臂。
倾向 EDTA ≤10 mM。
公开研究分别支持 10 / 40 / 100 mM,不设单值;以运输时间、pH、目标片段与下游 Mg²⁺功能测试裁决。
倾向固定高醇以提高超短片段回收。
把醇比例设为主 DoE;高醇可能改善超短回收,也会增加抑制、团聚与活跃专利风险。
SOURCE DESK
筛选原始论文、官方手册、专利与供应商页。关键结论已在正文就近链接,这里便于集中复核。
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BEFORE THE FIRST RUN
所有候选配方和工程门槛均需实验验证;没有数据的方向已标注“需验证”。进入 IVD 需要 ISO 13485 设计控制、分析性能、稳定性、运输、自动化验证与各市场注册。不得把内部工程目标改写成临床性能声明。