【转帖】RNA 抽提之应知应会（转帖自生物谷）
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2821
RNA 抽提之应知应会
背景介绍
实验前方法/试剂的选择
问题解答 (外源性污染导致的问题不在本解答考虑中)
RNA 抽提的“三大纪律八项注意”
Rnase 污染的10大来源
RNase 和 DEPC 处理
RNA 抽提的10大窍门
提高 RNA 得率
经典抽提小技巧
特殊组织的抽提
样品冻融的影响
RNA 质量的判断
RNAguard：使降解成为历史的试剂
背景介绍
对大部分实验人员来说，RNA 抽提比基因组 DNA 抽提要困难得多。事实上，现有的 RNA 抽提方法/试剂，如果用于从培养细胞中抽提 RNA，比抽提基因组 DNA 更方便，成功率也更高。那为什么同样的方法用于组织 RNA 的抽提，总会碰到问题呢？
组织 RNA 抽提失败的两大现象是： RNA 降解和组织内杂质的残留。关于降解问题，首先看一下为什么从培养细胞中抽提 RNA 不容易降解。现有的 RNA 抽提试剂，都含有快速抑制 Rnase 的成分。在培养细胞中加入裂解液，简单的混匀，即可使所有的细胞与裂解液充分混匀，细胞被彻底裂解。细胞被裂解后，裂解液中的有效成分立即抑制住细胞内的 Rnase，所以 RNA 得以保持完整。也就是说，培养细胞由于很容易迅速与裂解液充分接触，所以其 RNA 不容易被降解；反过来讲，组织中的 RNA 之所以容易被降解，是因为组织中的细胞不容易迅速与裂解液充分接触所致。因此，假定有一种办法，在抑制 RNA 活性的同时能使组织变成单个细胞，降解问题也就可以彻底解决了。液氮碾磨就是最有效的这样一种办法。但是，液氮碾磨方法非常麻烦，如果碰到样品数比较多的时候更加会有此感觉。这样就产生了退而求其次的方法：匀浆器。匀浆器方法没有考虑细胞与裂解液接触前如何抑制 Rnase 活性这个问题，而是祈祷破碎组织的速度比细胞内的 Rnase 降解 RNA 的速度快。电动匀浆器效果较好，玻璃匀浆器效果较差，但总的来说，匀浆器方法是不能杜绝降解现象的。因此，如果抽提出现降解，原来用电动匀浆器的，改用液氮碾磨；原来用玻璃匀浆器的，改用电动匀浆器或者直接用液氮碾磨，问题几乎 100% 能获得解决。影响后续实验的杂质残留问题，其原因比降解更多样，解决方法响应也不同。总之，如果出现降解现象或者组织内杂质残留现象，则必须对具体实验材料的抽提方法/试剂进行优化。优化大可不必使用您的宝贵样品：可以从市场上购买一些鱼/鸡之类的小动物，取相应部分的材料用于 RNA 抽提，其它部分用于抽提蛋白质 – 用嘴碾磨，肠胃抽提。
究竟怎样才能确保 RNA 抽提的成功率呢？实验前选择合适的方法/试剂，这是最重要的一步；好的方法/试剂在确保成功的同时，操作方便，经济实用。当然，您的选择可能仍然有问题，这就需要能正确分析实验失败的原因，以便改进。
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实验前方法/试剂的选择
0：抽提 RNA 的目的
RNA 用于不同的后续实验，其质量要求不尽相同。cDNA 文库构建要求 RNA 完整而无酶反应抑制物残留；Northern 对 RNA 完整性要求较高，对酶反应抑制物残留要求较低；RT-PCR 对 RNA 完整性要求不太高，但对酶反应抑制物残留要求严格。投入决定产出；每次都以获得最高纯度的 RNA 为目的，劳民伤财。
1：样品的收集/保存 – 影响降解的因素
样品离开活体/或者原来的生长环境后，样品中的内源酶即会开始降解 RNA，降解速度与内源酶含量及温度有关。传统上，只有两个办法可以彻底抑制内源酶活性：立即加入裂解液并且彻底而迅速地匀浆；切成小块后立即投入液氮冷冻。这两个办法都要求操作快速。后者适合所有的样品，而前者只适合细胞及内源酶含量较低的并且较容易匀浆的组织。具体地讲，植物组织，肝脏，胸腺，胰腺，脾脏，脑，脂肪，肌肉组织等最好都先用液氮冷冻起来，再往下做。
2：样品的破碎及匀浆 – 影响降解和得率的因素
样品的破碎是为了彻底匀浆，匀浆是为了使 RNA 彻底完整地释放出来。细胞无须破碎即可直接匀浆，组织需要破碎后才能匀浆，酵母菌和细菌需要先用相应的酶破壁后才能匀浆。内源酶含量较低并且较容易匀浆的组织可以在裂解液中通过匀浆器一次完成破碎和匀浆过程；植物组织，肝脏，胸腺，胰腺，脾脏，脑，脂肪，肌肉组织等样品，它们不是内源酶含量高，就是不容易匀浆，所以必须将组织的破碎和匀浆分开操作。最可靠而且得率最高的破碎方法是使用液氮的碾磨，最可靠的匀浆方法是使用电动匀浆器。使用液氮碾磨要特别注意一点：在整个碾磨过程中，样品不得融化，因为冷冻后内源酶更容易起作用。
3：裂解液的选择 – 影响操作方便程度，内源杂质残留的因素
常用的裂解液几乎都能抑制 Rnase 活性，因此，选择裂解液的重点是要结合纯化方法一起考虑。只有一个例外：高内源酶含量的样品建议使用含苯酚的裂解液，以增加灭活内源酶的能力。
4：纯化方法的选择 – 影响内源杂质残留。抽提速度的因素
对于干净的样品，如细胞，手边的几乎任何纯化方法都可以获得满意的结果。但对于许多其它样品，尤其是植物，肝脏，细菌等杂质含量很高的样品，选择合适的纯化方法是至关重要的。柱离心式纯化方法抽提速度快，能有效去除影响 RNA 后续酶反应的杂质，但价格较贵；使用经济而经典的纯化方法，如 LiCl 沉淀等，也可以获得满意的结果，但操作时间长。
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问题解答 (外源性污染导致的问题不在本解答考虑中。防止外源性污染的办法见 ‘Rnase 污染的10大来源’)
RNA 的降解
理论上 28S:18S = 2.7:1，实践中达到该比值几乎没有可能，并且没有必要。降解的标志是：28S:18S < 1。下面是最常见的导致 RNA 降解的原因及正确的做法：
新鲜细胞：如果试剂没有问题，外源性污染也可以排除的话，降解几乎都来自裂解液的用量不足。如果将裂解液直接加入培养皿中裂解细胞的话，一定要使裂解液能盖住细胞。
新鲜组织：某些富含内源酶的样品 (如肝脏，胸腺等)，即使使用电动匀浆器匀浆也不能避免 RNA 的降解。更可靠的方法是：在液氮条件下将组织碾碎，并且匀浆时使用更多裂解液。这些样品使用玻璃匀浆器匀浆更不可靠。
冷冻样品：样品取材后应立即置于液氮中速冻，然后可以移至 – 70C 冰箱保存。样品要相对小一点。样品决不能不经液氮速冻而直接保存于 –70C 冰箱中。冷冻样品，即使是冷冻细胞，如果不在液氮条件下碾磨碎，而直接加入裂解液中匀浆，RNA 比新鲜样品更容易降解。样品在与裂解液充分接触前决不能出现融化，所以碾磨用具必须预冷，在碾磨过程中要及时补充液氮。样品碾碎后，在液氮刚刚挥发完时，将样品迅速转移到含裂解液的容器中，立即混匀匀浆。
A260 /A280 比值低
蛋白质污染：确保不要吸入中间层及有机项。减少起始样品量，确保裂解完全、彻底。加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。解决办法是用 PCI 重新抽提一次，再沉淀，溶解。
苯酚残留：确保不要吸入中间层及有机项。加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。解决办法是再沉淀一次后，溶解。
设备限制：测定 A260 及 A280 数值时，要使 A260 读数在 0.10 - 0.50 之间。此范围线性最好。
用水稀释样品：测 OD 时，对照及样品稀释液请使用 10 mM Tris，pH 7.5。用水作为稀释液将导致比值的降低。
A260 /A230 比值低
抽提试剂残留：确保洗涤时要彻底悬浮 RNA，并且彻底去掉 75% 乙醇。解决办法是再沉淀一次后，溶解。
组织内杂质残留：一般为多糖类杂质。解决办法是改用其它办法，如 LiCl 沉淀。
设备限制：测定 A260 及 A280 数值时，要使 A260 读数在 0.10 - 0.50 之间。此范围线性最好。
奇怪的电泳带型
非变性电泳：上样量超过 3ug，电压超过 6V/cm，电泳缓冲液时间太长，均可能导致 28S 和 18S 条带分不开。使用 2ug 上样量，电压小于 6V/cm，使用新鲜的电泳缓冲液并且频繁混匀两极的缓冲液，是获得好的电泳结果的前提。(以 DNA 标准为参照，28S 和 18S 分别位于 2.0kb 和 0.9kb 左右。)
变性电泳条带变淡：EB 与单链的结合能力要差一些，故同样的上样量，变性电泳比非变性电泳要淡一些。另外的可能是甲醛的质量不高。
下游实验效果不佳
RNA 降解：见上面。
抽提试剂的残留：加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。75% 乙醇洗涤时，一定要使核酸沉淀悬浮起来。更好的是使用两次洗涤，并且在倒掉第二次洗涤液后，再将离心管放入离心机中，离心数秒后，用移液器将残留的乙醇小心吸掉。
样品中杂质的残留：从富含多糖等杂质的样品中抽提 RNA 时，多糖往往同核酸一起被沉淀下来。用水溶解核酸时，发现有一些粉末状不溶物，往往就是多糖。高速离心后，将上清移入另外一个离心管中，再次沉淀核酸，可以减少这些杂质。更好的是使用有针对性的纯化方法。
DNA 污染：在 RNA 抽提操作中，少量 DNA 的污染是正常的，且对大部分下游实验没有大的影响。降低样品起始量或者增加溶液使用量，能将 DNA 的污染降低到电泳看不见的水平。能够彻底去除污染 DNA 的方法只有用 RNase-Free 的 DNase I 消化抽提的 RNA。残留的 DNA 是否影响后续实验，可以用下面的实验检测：以抽提好的 RNA 做模板进行 PCR 扩增：如果不出现目的条带，DNA 的残留无须去除，否则要使用 Dnase I 消化，或者重新试剂引物。
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RNA 抽提的“三大纪律八项注意”
纪律一：杜绝外源酶的污染。
注意一：严格戴好口罩，手套。
注意二：实验所涉及的离心管，Tip 头，移液器杆，电泳槽，实验台面等要彻底处理。
注意三：实验所涉及的试剂/溶液，尤其是水，必须确保 RNase-Free。
纪律二：阻止内源酶的活性
注意四：选择合适的匀浆方法。
注意五：选择合适的裂解液。
注意六：控制好样品的起始量。
纪律三：明确自己的抽提目的
注意七：任何裂解液系统在接近样品最大起始量时，抽提成功率急剧下降。
注意八：RNA 抽提成功的唯一经济的标准是后续实验的一次成功，而不是得率。
Rnase 污染的10大来源
1：手指头 – 手指头是外源酶的第一来源，所以必需戴手套并且频繁更换。另外，口罩也必需戴，因为呼吸也是一个重要的酶来源。戴手套口罩的另外的好处是保护实验人员。
2：枪头，离心管，移液器 – 单纯的灭菌是不能灭活 Rnase 的，所以枪头和离心管要用 DEPC 处理，即使是标明为 DEPC 处理过的。移液器最好是专用的，用前用 75% 的酒精棉球搽拭干净，尤其是杆子；另外，一定不要使用褪头器。
3：水/缓冲液 – 一定要确保无 Rnase 污染。
4：实验台面 – 最起码要用 75% 的酒精棉球搽拭干净。
5：内源 Rnase – 所有组织均含内源酶，故组织用液氮速冻是降低降解的最好办法。液氮保存/碾磨方法的确不方便，但对有一些内源酶含量很高的组织，却是唯一的办法。
6：RNA 样品 – RNA 抽提产物可能都会含痕量的 Rnase 污染。
7：质粒抽提 – 质粒抽提往往用到 Rnase 降解 RNA，残留的 Rnase 要用 Proteinase K 消化，PCI 抽提。
8：RNA 保存 – 即使低温保存，痕量的 Rnase 亦会导致 RNA 降解。长期保存 RNA 的最好办法是盐/醇悬液，因为醇在低温时抑制所有的酶活性。
9：阳离子 (Ca, Mg) – 在含这些离子时，80C 加热 5 分钟会导致 RNA 被剪切，故如果 RNA 需要被加热，保存液需要含螯合剂 (1mM Sodium Citrate, pH 6.4)。
10：后续实验所用的酶 – 酶均有可能被 Rnase 污染。
RNase 和 DEPC 处理
1：高压灭菌是可以灭活部分 Rnase A 的。实验证明：37 C 与 RNA 反应，没有灭菌的 PBS，活性点为 100 pg/ml；灭菌后，活性点为 100 ng/ml。当然，灭菌后 Rnase 仍然不能认为没有残留。
2：DEPC 在水中半衰期为 30 分钟。0.1% 的 DEPC 灭菌 15 分钟可以认为彻底破坏了 DEPC。破坏后可以闻到一点气味。
3：在1M Tris, 1M HEPES, 1M MOPS 中分别加入 1ug/ml Rnase A 和 0.1% 及 1% DEPC 实验。结果提示，0.1% DEPC 只对 MOPS 有效，而 1% DEPC 对三种试剂都有效。
4：0.01% DEPC，0.1% DEPC，1% DEPC 有效去除 Rnase A 的浓度分别为：100 ng/ml，500ng/ml，1 ug/ml。但要注意，DEPC 灭活后的副产品，对有些后续实验是有影响的。
RNA 抽提的10大窍门
1：快速阻止 Rnase 活性 – 样品收集后快速冷冻，裂解时快速操作灭活 Rnase。
2：选择合适的抽提方法 – 高核酶含量的组织，脂肪组织最好用含苯酚的方法。
3：预判质量要求 – Northern，cDNA 文库构建对完整性要求高，RT-PCR, RPA (Ribonuclease protection assay) 对完整性要求不是很高。RT-PCR 对纯度 (酶抑制物残留) 要求很高。
4：彻底匀浆是提高得率和降低降解的关键。
5：检查 RNA 的完整性 – 电泳检测，28S:18S =2:1 是完整的标志，1:1 对大部分实验也是可以接受的。
6：去除 DNA – 用于 RT-PCR, array analysis 最好用 Dnase I 去除 DNA。
7：降低外源酶的污染 – 不能从外面又导入酶。
8：低浓度的核酸浓缩时，要加入助沉淀试剂。但要防止助沉淀剂含酶及 DNA 污染。
9：彻底溶解 RNA，必要时可以 65C 加热 5 分钟。
10：合适的保存方法 – 短时间可以 –20C 保存，长期请保存于 –80C。
提高 RNA 得率
首先要意识到不同得样品其 RNA 含量差别很大。高丰度 (2-4ug/mg) 的如肝脏，胰腺，心脏，中丰度 (0.05-2ug/mg) 的如脑，胚胎，肾脏，肺，胸腺，卵巢，低丰度 (<0.05ug/mg) 的如膀胱，骨，脂肪。
1：裂解细胞使 RNA 释放出来 – RNA 如果不被释放出来，得率是会降低的。电动匀浆比其它匀浆方法效果更好，但也可能需要结合其它得方法，如液氮捣碎，酶消化 (Lysozyme/Lyticase)
2：抽提方法的优化。基于苯酚的方法的最大问题是分层不彻底和部分 RNA 的丢失(不能全部将上清取出)。分层不彻底是因为核酸和蛋白质含量高，可以用增加裂解液使用量或者降低样品量解决。脂肪组织要增加一步氯仿抽提。RNA 的丢失可以用反抽方法或者去除有机层后再离心的方法降低。基于柱离心式方法的最大问题是样品过量。
经典抽提小技巧
1：Phenol 纯化：将等体积的 1:1 Phenol/Chloroform 加入，剧烈混允 1-2 分钟。高速离心 2 分钟。小心取上清 (80-90%)。决不能取到中间层。可以使用等体积的反应液加入 Phenol/Chloroform 中，同样再取出上清。将两次的上清混在一起用于核酸沉淀，可以提高得率。混允时不能太温和，也不要试图取出全部上清。
2：70-80% 乙醇洗涤：洗涤时，一定要将核酸悬浮起来，才能保证残留的盐被洗去。同时，在倒掉乙醇后，立即高速离心数秒，再用移液器去除残留的乙醇。室温静置 5-10分钟后，溶解。
特殊组织的抽提
纤维组织：心脏/骨骼肌等纤维组织抽提 RNA 关键在彻底破碎组织。这些组织细胞密度低，故单位重量的组织 RNA 的含量就少，最好用尽可能多的起始量。一定要在冷冻条件下将组织彻底磨碎。
蛋白/脂肪含量高的组织：脑/植物脂肪含量高，PCI 抽提后，上清含白色絮状物。必须用氯仿再次对上清进行抽提。
核酸/核酶含量高的组织：脾/胸腺等核酸和核酶含量很高。在冷冻条件下碾磨组织，再快速匀浆，能有效灭活核酶。但如果裂解液太粘稠 (因为核酸含量高的缘故)，PCI 抽提不能有效分层；加入更多裂解液可以解决此问题。多次PCI抽提可以去除更多残留的 DNA。如果加入醇后马上有白色沉淀形成提示有 DNA 污染。溶解后用酸性 PCI 再次抽提，可以去除 DNA 污染。
植物组织：植物组织比动物组织更为复杂。一般，大家都是在液氮条件下对植物进行碾磨的，所以内源酶作用使 RNA 降解的现象不常见。如果降解问题不能解决，几乎可以肯定是样品中的内含杂质导致。许多植物的内含杂质都会导致残留，之所以残留，往往是因为这些杂质与 RNA 有一些相似性：你沉淀我沉淀，你吸附我吸附。这些特点决定了它们是非常强的酶抑制剂。目前，商品化的 RNA 抽提试剂经过小量调整，可以适合几乎所有的动物组织，但却没有一种商品化的 RNA 抽提试剂，可以适合大部分植物组织。
样品冻融的影响
冷冻的样品可能较大，用于抽提 RNA 之前，需要切割。切割过程中样品往往出现融化 (可能是部分融化)。冷冻的样品抽提 RNA 前可能还要称重，这个过程肯定会出现融化。有时候，液氮碾磨过程中也会出现样品的融化；或者冷冻样品不经过液氮碾磨直接加入裂解液中，在彻底匀浆前肯定会出现融化。实验表明，冷冻组织在融化过程中比新鲜组织更容易发生 RNA 的降解。可能的原因是：冻融过程破坏了细胞内的结构，使内源酶更容易与 RNA 直接接触。
RNA 质量的判断
通常，使用电泳判断 RNA 的完整性，使用 A260/A280 判断 RNA 的纯度。理论上，完整的 RNA 拥有 28S:18S = 2.7:1 的比例，大部分资料则强调 28S:18S = 2:1 的比例。事实是，除了细胞外，从其它样品中抽提的 RNA 几乎都得不到 2:1 的比例 (此结论使用 Agilent Bioanalyzer 获得)。RNA 的电泳结果受许多因素的影响，包括二级结构，电泳条件，上样量，被 EB 饱和的程度等。使用非变性电泳检测 RNA，以 DNA Marker 做对照，如果 2kb 处的 28S 和 0.9kb 处的 18S 条带清晰，且 28S:18S > 1，该完整性可以满足绝大部分后续实验要求了。A260/A280 是一个给大家带来许多困惑的指标。首先要明确该指标用于核酸的原始含义是：纯的 RNA，其 A260/280 = 2.0 左右。纯 RNA 是‘因’，A260/A280 = 2 是‘果’。现在大家却在拿 A260/A280 当‘因’用，认为“如果 A260/A280 = 2，所以 RNA 是纯的”，自然会产生困惑。有兴趣的话，可以在您的 RNA 样品中加入一点抽提中经常使用的试剂，如苯酚，异硫氰酸胍，PEG 等，再测 A260/A280 比值。现实是，许多抽提 RNA 时使用的试剂，以及样品中的许多杂质都在 A260 和 A280 处附近有吸收，对 A260/A280 产生影响。目前最具有指导性的做法是：对 RNA 样品在 200-300 nm 范围扫描。纯 RNA 的曲线具有如下特点：曲线平滑，A230 和 A260 是两个拐点，A300 接近 0，A260/A280 = 2.0 左右，A260/A230 = 2.0 左右。如果没有扫描数据，也一定要测定 A260/A230 比值，因为该比值对所有影响酶反应的杂质的残留更敏感。要考虑设备的线形范围 (A260 要处于 0.1 – 0.5 之间)。另外有两个有用的现象：在水中测定 A260/A280，比值将变低 0.3 左右；而在 10mM EDTA 中测定的比值比在 1mM EDTA 中测定的高 0.2 左右。
RNAguard：抑制组织/细胞内源酶的试剂
综上所述，确保 RNA 不降解的传统做法是：在取组织前将含液氮的容器放在手边，一旦取出所需组织，立即切割小后投入液氮中。抽提前先在碾钵中加入适量的液氮，再将组织从液氮中取出迅速放入已加入液氮的碾钵中碾磨。碾磨过程中要及时补充液氮以防止组织融化。待组织彻底碾磨碎后，等待剩余液氮恰好挥发完时，立即将碾磨碎的组织移入裂解液中快速匀浆......安全的称重几乎不可能。这么严格的操作，是没有多少实验人员去认真执行的。
RNAguard 能快速抑制样品中的内源酶活性，确保动物组织/细胞中的 RNA 在 37C 一天不降解，25C 一周不降解，4C 一个月不降解，-20C 一年以上不降解。 RNAguard 适用的样品包括：动物组织，培养细胞，昆虫，及部分植物组织。经过 RNAguard 处理的样品可以用几乎所有常用的 RNA 方法/试剂抽提 RNA，所有的操作与用新鲜组织没有什么不同。
使用 RNAguard 的操作非常简单：在取组织前预先估计组织的重量，在一个容器中加入 5-10 倍体积的 RNAguard，放在手边。取出所需组织后，立即切割成厚度小于 0.5 厘米，放入含 RNAguard 的容器中即可。抽提前先用镊子将组织从 RNAguard 中取出，在室温进行切割和称重后，移入裂解液中快速匀浆。
如果您面临下面的情况之一，您一定会发现使用 RNAguard 的好处：
实验室没有液氮罐或者 –70C 冰箱保存样品
易降解样品的 RNA 抽提或者抽提 RNA 经常碰到降解问题
样品必须准确称重
大规模 RNA 的抽提
样品的采集 – 手术室，野外
背景介绍
实验前方法/试剂的选择
问题解答 (外源性污染导致的问题不在本解答考虑中)
RNA 抽提的“三大纪律八项注意”
Rnase 污染的10大来源
RNase 和 DEPC 处理
RNA 抽提的10大窍门
提高 RNA 得率
经典抽提小技巧
特殊组织的抽提
样品冻融的影响
RNA 质量的判断
RNAguard：使降解成为历史的试剂
背景介绍
对大部分实验人员来说，RNA 抽提比基因组 DNA 抽提要困难得多。事实上，现有的 RNA 抽提方法/试剂，如果用于从培养细胞中抽提 RNA，比抽提基因组 DNA 更方便，成功率也更高。那为什么同样的方法用于组织 RNA 的抽提，总会碰到问题呢？
组织 RNA 抽提失败的两大现象是： RNA 降解和组织内杂质的残留。关于降解问题，首先看一下为什么从培养细胞中抽提 RNA 不容易降解。现有的 RNA 抽提试剂，都含有快速抑制 Rnase 的成分。在培养细胞中加入裂解液，简单的混匀，即可使所有的细胞与裂解液充分混匀，细胞被彻底裂解。细胞被裂解后，裂解液中的有效成分立即抑制住细胞内的 Rnase，所以 RNA 得以保持完整。也就是说，培养细胞由于很容易迅速与裂解液充分接触，所以其 RNA 不容易被降解；反过来讲，组织中的 RNA 之所以容易被降解，是因为组织中的细胞不容易迅速与裂解液充分接触所致。因此，假定有一种办法，在抑制 RNA 活性的同时能使组织变成单个细胞，降解问题也就可以彻底解决了。液氮碾磨就是最有效的这样一种办法。但是，液氮碾磨方法非常麻烦，如果碰到样品数比较多的时候更加会有此感觉。这样就产生了退而求其次的方法：匀浆器。匀浆器方法没有考虑细胞与裂解液接触前如何抑制 Rnase 活性这个问题，而是祈祷破碎组织的速度比细胞内的 Rnase 降解 RNA 的速度快。电动匀浆器效果较好，玻璃匀浆器效果较差，但总的来说，匀浆器方法是不能杜绝降解现象的。因此，如果抽提出现降解，原来用电动匀浆器的，改用液氮碾磨；原来用玻璃匀浆器的，改用电动匀浆器或者直接用液氮碾磨，问题几乎 100% 能获得解决。影响后续实验的杂质残留问题，其原因比降解更多样，解决方法响应也不同。总之，如果出现降解现象或者组织内杂质残留现象，则必须对具体实验材料的抽提方法/试剂进行优化。优化大可不必使用您的宝贵样品：可以从市场上购买一些鱼/鸡之类的小动物，取相应部分的材料用于 RNA 抽提，其它部分用于抽提蛋白质 – 用嘴碾磨，肠胃抽提。
究竟怎样才能确保 RNA 抽提的成功率呢？实验前选择合适的方法/试剂，这是最重要的一步；好的方法/试剂在确保成功的同时，操作方便，经济实用。当然，您的选择可能仍然有问题，这就需要能正确分析实验失败的原因，以便改进。
(go top)
实验前方法/试剂的选择
0：抽提 RNA 的目的
RNA 用于不同的后续实验，其质量要求不尽相同。cDNA 文库构建要求 RNA 完整而无酶反应抑制物残留；Northern 对 RNA 完整性要求较高，对酶反应抑制物残留要求较低；RT-PCR 对 RNA 完整性要求不太高，但对酶反应抑制物残留要求严格。投入决定产出；每次都以获得最高纯度的 RNA 为目的，劳民伤财。
1：样品的收集/保存 – 影响降解的因素
样品离开活体/或者原来的生长环境后，样品中的内源酶即会开始降解 RNA，降解速度与内源酶含量及温度有关。传统上，只有两个办法可以彻底抑制内源酶活性：立即加入裂解液并且彻底而迅速地匀浆；切成小块后立即投入液氮冷冻。这两个办法都要求操作快速。后者适合所有的样品，而前者只适合细胞及内源酶含量较低的并且较容易匀浆的组织。具体地讲，植物组织，肝脏，胸腺，胰腺，脾脏，脑，脂肪，肌肉组织等最好都先用液氮冷冻起来，再往下做。
2：样品的破碎及匀浆 – 影响降解和得率的因素
样品的破碎是为了彻底匀浆，匀浆是为了使 RNA 彻底完整地释放出来。细胞无须破碎即可直接匀浆，组织需要破碎后才能匀浆，酵母菌和细菌需要先用相应的酶破壁后才能匀浆。内源酶含量较低并且较容易匀浆的组织可以在裂解液中通过匀浆器一次完成破碎和匀浆过程；植物组织，肝脏，胸腺，胰腺，脾脏，脑，脂肪，肌肉组织等样品，它们不是内源酶含量高，就是不容易匀浆，所以必须将组织的破碎和匀浆分开操作。最可靠而且得率最高的破碎方法是使用液氮的碾磨，最可靠的匀浆方法是使用电动匀浆器。使用液氮碾磨要特别注意一点：在整个碾磨过程中，样品不得融化，因为冷冻后内源酶更容易起作用。
3：裂解液的选择 – 影响操作方便程度，内源杂质残留的因素
常用的裂解液几乎都能抑制 Rnase 活性，因此，选择裂解液的重点是要结合纯化方法一起考虑。只有一个例外：高内源酶含量的样品建议使用含苯酚的裂解液，以增加灭活内源酶的能力。
4：纯化方法的选择 – 影响内源杂质残留。抽提速度的因素
对于干净的样品，如细胞，手边的几乎任何纯化方法都可以获得满意的结果。但对于许多其它样品，尤其是植物，肝脏，细菌等杂质含量很高的样品，选择合适的纯化方法是至关重要的。柱离心式纯化方法抽提速度快，能有效去除影响 RNA 后续酶反应的杂质，但价格较贵；使用经济而经典的纯化方法，如 LiCl 沉淀等，也可以获得满意的结果，但操作时间长。
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问题解答 (外源性污染导致的问题不在本解答考虑中。防止外源性污染的办法见 ‘Rnase 污染的10大来源’)
RNA 的降解
理论上 28S:18S = 2.7:1，实践中达到该比值几乎没有可能，并且没有必要。降解的标志是：28S:18S < 1。下面是最常见的导致 RNA 降解的原因及正确的做法：
新鲜细胞：如果试剂没有问题，外源性污染也可以排除的话，降解几乎都来自裂解液的用量不足。如果将裂解液直接加入培养皿中裂解细胞的话，一定要使裂解液能盖住细胞。
新鲜组织：某些富含内源酶的样品 (如肝脏，胸腺等)，即使使用电动匀浆器匀浆也不能避免 RNA 的降解。更可靠的方法是：在液氮条件下将组织碾碎，并且匀浆时使用更多裂解液。这些样品使用玻璃匀浆器匀浆更不可靠。
冷冻样品：样品取材后应立即置于液氮中速冻，然后可以移至 – 70C 冰箱保存。样品要相对小一点。样品决不能不经液氮速冻而直接保存于 –70C 冰箱中。冷冻样品，即使是冷冻细胞，如果不在液氮条件下碾磨碎，而直接加入裂解液中匀浆，RNA 比新鲜样品更容易降解。样品在与裂解液充分接触前决不能出现融化，所以碾磨用具必须预冷，在碾磨过程中要及时补充液氮。样品碾碎后，在液氮刚刚挥发完时，将样品迅速转移到含裂解液的容器中，立即混匀匀浆。
A260 /A280 比值低
蛋白质污染：确保不要吸入中间层及有机项。减少起始样品量，确保裂解完全、彻底。加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。解决办法是用 PCI 重新抽提一次，再沉淀，溶解。
苯酚残留：确保不要吸入中间层及有机项。加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。解决办法是再沉淀一次后，溶解。
设备限制：测定 A260 及 A280 数值时，要使 A260 读数在 0.10 - 0.50 之间。此范围线性最好。
用水稀释样品：测 OD 时，对照及样品稀释液请使用 10 mM Tris，pH 7.5。用水作为稀释液将导致比值的降低。
A260 /A230 比值低
抽提试剂残留：确保洗涤时要彻底悬浮 RNA，并且彻底去掉 75% 乙醇。解决办法是再沉淀一次后，溶解。
组织内杂质残留：一般为多糖类杂质。解决办法是改用其它办法，如 LiCl 沉淀。
设备限制：测定 A260 及 A280 数值时，要使 A260 读数在 0.10 - 0.50 之间。此范围线性最好。
奇怪的电泳带型
非变性电泳：上样量超过 3ug，电压超过 6V/cm，电泳缓冲液时间太长，均可能导致 28S 和 18S 条带分不开。使用 2ug 上样量，电压小于 6V/cm，使用新鲜的电泳缓冲液并且频繁混匀两极的缓冲液，是获得好的电泳结果的前提。(以 DNA 标准为参照，28S 和 18S 分别位于 2.0kb 和 0.9kb 左右。)
变性电泳条带变淡：EB 与单链的结合能力要差一些，故同样的上样量，变性电泳比非变性电泳要淡一些。另外的可能是甲醛的质量不高。
下游实验效果不佳
RNA 降解：见上面。
抽提试剂的残留：加入氯仿后首先要使劲混匀，并且离心分层的离心力和时间要足够。75% 乙醇洗涤时，一定要使核酸沉淀悬浮起来。更好的是使用两次洗涤，并且在倒掉第二次洗涤液后，再将离心管放入离心机中，离心数秒后，用移液器将残留的乙醇小心吸掉。
样品中杂质的残留：从富含多糖等杂质的样品中抽提 RNA 时，多糖往往同核酸一起被沉淀下来。用水溶解核酸时，发现有一些粉末状不溶物，往往就是多糖。高速离心后，将上清移入另外一个离心管中，再次沉淀核酸，可以减少这些杂质。更好的是使用有针对性的纯化方法。
DNA 污染：在 RNA 抽提操作中，少量 DNA 的污染是正常的，且对大部分下游实验没有大的影响。降低样品起始量或者增加溶液使用量，能将 DNA 的污染降低到电泳看不见的水平。能够彻底去除污染 DNA 的方法只有用 RNase-Free 的 DNase I 消化抽提的 RNA。残留的 DNA 是否影响后续实验，可以用下面的实验检测：以抽提好的 RNA 做模板进行 PCR 扩增：如果不出现目的条带，DNA 的残留无须去除，否则要使用 Dnase I 消化，或者重新试剂引物。
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RNA 抽提的“三大纪律八项注意”
纪律一：杜绝外源酶的污染。
注意一：严格戴好口罩，手套。
注意二：实验所涉及的离心管，Tip 头，移液器杆，电泳槽，实验台面等要彻底处理。
注意三：实验所涉及的试剂/溶液，尤其是水，必须确保 RNase-Free。
纪律二：阻止内源酶的活性
注意四：选择合适的匀浆方法。
注意五：选择合适的裂解液。
注意六：控制好样品的起始量。
纪律三：明确自己的抽提目的
注意七：任何裂解液系统在接近样品最大起始量时，抽提成功率急剧下降。
注意八：RNA 抽提成功的唯一经济的标准是后续实验的一次成功，而不是得率。
Rnase 污染的10大来源
1：手指头 – 手指头是外源酶的第一来源，所以必需戴手套并且频繁更换。另外，口罩也必需戴，因为呼吸也是一个重要的酶来源。戴手套口罩的另外的好处是保护实验人员。
2：枪头，离心管，移液器 – 单纯的灭菌是不能灭活 Rnase 的，所以枪头和离心管要用 DEPC 处理，即使是标明为 DEPC 处理过的。移液器最好是专用的，用前用 75% 的酒精棉球搽拭干净，尤其是杆子；另外，一定不要使用褪头器。
3：水/缓冲液 – 一定要确保无 Rnase 污染。
4：实验台面 – 最起码要用 75% 的酒精棉球搽拭干净。
5：内源 Rnase – 所有组织均含内源酶，故组织用液氮速冻是降低降解的最好办法。液氮保存/碾磨方法的确不方便，但对有一些内源酶含量很高的组织，却是唯一的办法。
6：RNA 样品 – RNA 抽提产物可能都会含痕量的 Rnase 污染。
7：质粒抽提 – 质粒抽提往往用到 Rnase 降解 RNA，残留的 Rnase 要用 Proteinase K 消化，PCI 抽提。
8：RNA 保存 – 即使低温保存，痕量的 Rnase 亦会导致 RNA 降解。长期保存 RNA 的最好办法是盐/醇悬液，因为醇在低温时抑制所有的酶活性。
9：阳离子 (Ca, Mg) – 在含这些离子时，80C 加热 5 分钟会导致 RNA 被剪切，故如果 RNA 需要被加热，保存液需要含螯合剂 (1mM Sodium Citrate, pH 6.4)。
10：后续实验所用的酶 – 酶均有可能被 Rnase 污染。
RNase 和 DEPC 处理
1：高压灭菌是可以灭活部分 Rnase A 的。实验证明：37 C 与 RNA 反应，没有灭菌的 PBS，活性点为 100 pg/ml；灭菌后，活性点为 100 ng/ml。当然，灭菌后 Rnase 仍然不能认为没有残留。
2：DEPC 在水中半衰期为 30 分钟。0.1% 的 DEPC 灭菌 15 分钟可以认为彻底破坏了 DEPC。破坏后可以闻到一点气味。
3：在1M Tris, 1M HEPES, 1M MOPS 中分别加入 1ug/ml Rnase A 和 0.1% 及 1% DEPC 实验。结果提示，0.1% DEPC 只对 MOPS 有效，而 1% DEPC 对三种试剂都有效。
4：0.01% DEPC，0.1% DEPC，1% DEPC 有效去除 Rnase A 的浓度分别为：100 ng/ml，500ng/ml，1 ug/ml。但要注意，DEPC 灭活后的副产品，对有些后续实验是有影响的。
RNA 抽提的10大窍门
1：快速阻止 Rnase 活性 – 样品收集后快速冷冻，裂解时快速操作灭活 Rnase。
2：选择合适的抽提方法 – 高核酶含量的组织，脂肪组织最好用含苯酚的方法。
3：预判质量要求 – Northern，cDNA 文库构建对完整性要求高，RT-PCR, RPA (Ribonuclease protection assay) 对完整性要求不是很高。RT-PCR 对纯度 (酶抑制物残留) 要求很高。
4：彻底匀浆是提高得率和降低降解的关键。
5：检查 RNA 的完整性 – 电泳检测，28S:18S =2:1 是完整的标志，1:1 对大部分实验也是可以接受的。
6：去除 DNA – 用于 RT-PCR, array analysis 最好用 Dnase I 去除 DNA。
7：降低外源酶的污染 – 不能从外面又导入酶。
8：低浓度的核酸浓缩时，要加入助沉淀试剂。但要防止助沉淀剂含酶及 DNA 污染。
9：彻底溶解 RNA，必要时可以 65C 加热 5 分钟。
10：合适的保存方法 – 短时间可以 –20C 保存，长期请保存于 –80C。
提高 RNA 得率
首先要意识到不同得样品其 RNA 含量差别很大。高丰度 (2-4ug/mg) 的如肝脏，胰腺，心脏，中丰度 (0.05-2ug/mg) 的如脑，胚胎，肾脏，肺，胸腺，卵巢，低丰度 (<0.05ug/mg) 的如膀胱，骨，脂肪。
1：裂解细胞使 RNA 释放出来 – RNA 如果不被释放出来，得率是会降低的。电动匀浆比其它匀浆方法效果更好，但也可能需要结合其它得方法，如液氮捣碎，酶消化 (Lysozyme/Lyticase)
2：抽提方法的优化。基于苯酚的方法的最大问题是分层不彻底和部分 RNA 的丢失(不能全部将上清取出)。分层不彻底是因为核酸和蛋白质含量高，可以用增加裂解液使用量或者降低样品量解决。脂肪组织要增加一步氯仿抽提。RNA 的丢失可以用反抽方法或者去除有机层后再离心的方法降低。基于柱离心式方法的最大问题是样品过量。
经典抽提小技巧
1：Phenol 纯化：将等体积的 1:1 Phenol/Chloroform 加入，剧烈混允 1-2 分钟。高速离心 2 分钟。小心取上清 (80-90%)。决不能取到中间层。可以使用等体积的反应液加入 Phenol/Chloroform 中，同样再取出上清。将两次的上清混在一起用于核酸沉淀，可以提高得率。混允时不能太温和，也不要试图取出全部上清。
2：70-80% 乙醇洗涤：洗涤时，一定要将核酸悬浮起来，才能保证残留的盐被洗去。同时，在倒掉乙醇后，立即高速离心数秒，再用移液器去除残留的乙醇。室温静置 5-10分钟后，溶解。
特殊组织的抽提
纤维组织：心脏/骨骼肌等纤维组织抽提 RNA 关键在彻底破碎组织。这些组织细胞密度低，故单位重量的组织 RNA 的含量就少，最好用尽可能多的起始量。一定要在冷冻条件下将组织彻底磨碎。
蛋白/脂肪含量高的组织：脑/植物脂肪含量高，PCI 抽提后，上清含白色絮状物。必须用氯仿再次对上清进行抽提。
核酸/核酶含量高的组织：脾/胸腺等核酸和核酶含量很高。在冷冻条件下碾磨组织，再快速匀浆，能有效灭活核酶。但如果裂解液太粘稠 (因为核酸含量高的缘故)，PCI 抽提不能有效分层；加入更多裂解液可以解决此问题。多次PCI抽提可以去除更多残留的 DNA。如果加入醇后马上有白色沉淀形成提示有 DNA 污染。溶解后用酸性 PCI 再次抽提，可以去除 DNA 污染。
植物组织：植物组织比动物组织更为复杂。一般，大家都是在液氮条件下对植物进行碾磨的，所以内源酶作用使 RNA 降解的现象不常见。如果降解问题不能解决，几乎可以肯定是样品中的内含杂质导致。许多植物的内含杂质都会导致残留，之所以残留，往往是因为这些杂质与 RNA 有一些相似性：你沉淀我沉淀，你吸附我吸附。这些特点决定了它们是非常强的酶抑制剂。目前，商品化的 RNA 抽提试剂经过小量调整，可以适合几乎所有的动物组织，但却没有一种商品化的 RNA 抽提试剂，可以适合大部分植物组织。
样品冻融的影响
冷冻的样品可能较大，用于抽提 RNA 之前，需要切割。切割过程中样品往往出现融化 (可能是部分融化)。冷冻的样品抽提 RNA 前可能还要称重，这个过程肯定会出现融化。有时候，液氮碾磨过程中也会出现样品的融化；或者冷冻样品不经过液氮碾磨直接加入裂解液中，在彻底匀浆前肯定会出现融化。实验表明，冷冻组织在融化过程中比新鲜组织更容易发生 RNA 的降解。可能的原因是：冻融过程破坏了细胞内的结构，使内源酶更容易与 RNA 直接接触。
RNA 质量的判断
通常，使用电泳判断 RNA 的完整性，使用 A260/A280 判断 RNA 的纯度。理论上，完整的 RNA 拥有 28S:18S = 2.7:1 的比例，大部分资料则强调 28S:18S = 2:1 的比例。事实是，除了细胞外，从其它样品中抽提的 RNA 几乎都得不到 2:1 的比例 (此结论使用 Agilent Bioanalyzer 获得)。RNA 的电泳结果受许多因素的影响，包括二级结构，电泳条件，上样量，被 EB 饱和的程度等。使用非变性电泳检测 RNA，以 DNA Marker 做对照，如果 2kb 处的 28S 和 0.9kb 处的 18S 条带清晰，且 28S:18S > 1，该完整性可以满足绝大部分后续实验要求了。A260/A280 是一个给大家带来许多困惑的指标。首先要明确该指标用于核酸的原始含义是：纯的 RNA，其 A260/280 = 2.0 左右。纯 RNA 是‘因’，A260/A280 = 2 是‘果’。现在大家却在拿 A260/A280 当‘因’用，认为“如果 A260/A280 = 2，所以 RNA 是纯的”，自然会产生困惑。有兴趣的话，可以在您的 RNA 样品中加入一点抽提中经常使用的试剂，如苯酚，异硫氰酸胍，PEG 等，再测 A260/A280 比值。现实是，许多抽提 RNA 时使用的试剂，以及样品中的许多杂质都在 A260 和 A280 处附近有吸收，对 A260/A280 产生影响。目前最具有指导性的做法是：对 RNA 样品在 200-300 nm 范围扫描。纯 RNA 的曲线具有如下特点：曲线平滑，A230 和 A260 是两个拐点，A300 接近 0，A260/A280 = 2.0 左右，A260/A230 = 2.0 左右。如果没有扫描数据，也一定要测定 A260/A230 比值，因为该比值对所有影响酶反应的杂质的残留更敏感。要考虑设备的线形范围 (A260 要处于 0.1 – 0.5 之间)。另外有两个有用的现象：在水中测定 A260/A280，比值将变低 0.3 左右；而在 10mM EDTA 中测定的比值比在 1mM EDTA 中测定的高 0.2 左右。
RNAguard：抑制组织/细胞内源酶的试剂
综上所述，确保 RNA 不降解的传统做法是：在取组织前将含液氮的容器放在手边，一旦取出所需组织，立即切割小后投入液氮中。抽提前先在碾钵中加入适量的液氮，再将组织从液氮中取出迅速放入已加入液氮的碾钵中碾磨。碾磨过程中要及时补充液氮以防止组织融化。待组织彻底碾磨碎后，等待剩余液氮恰好挥发完时，立即将碾磨碎的组织移入裂解液中快速匀浆......安全的称重几乎不可能。这么严格的操作，是没有多少实验人员去认真执行的。
RNAguard 能快速抑制样品中的内源酶活性，确保动物组织/细胞中的 RNA 在 37C 一天不降解，25C 一周不降解，4C 一个月不降解，-20C 一年以上不降解。 RNAguard 适用的样品包括：动物组织，培养细胞，昆虫，及部分植物组织。经过 RNAguard 处理的样品可以用几乎所有常用的 RNA 方法/试剂抽提 RNA，所有的操作与用新鲜组织没有什么不同。
使用 RNAguard 的操作非常简单：在取组织前预先估计组织的重量，在一个容器中加入 5-10 倍体积的 RNAguard，放在手边。取出所需组织后，立即切割成厚度小于 0.5 厘米，放入含 RNAguard 的容器中即可。抽提前先用镊子将组织从 RNAguard 中取出，在室温进行切割和称重后，移入裂解液中快速匀浆。
如果您面临下面的情况之一，您一定会发现使用 RNAguard 的好处：
实验室没有液氮罐或者 –70C 冰箱保存样品
易降解样品的 RNA 抽提或者抽提 RNA 经常碰到降解问题
样品必须准确称重
大规模 RNA 的抽提
样品的采集 – 手术室，野外
