在科研和治疗领域,合成寡核苷酸 (oligos) 是许多前沿生化应用的核心。在固相合成能到相对高纯度的寡核苷酸之后,通常需要将它们进一步纯化,以避免下游应用中出现意外的副反应和干扰。许多此类应用中,常需要非常高的纯度——例如,用于治疗或实时定量PCR(qPCR)探针的生产。

制备型高压液相色谱(HPLC)是分离和纯化中小长度寡核苷酸(10-60 bp)的首选方法。 它具有多功能性和高分辨率,能提供高纯度产物并保持高产率。

许多制备型 HPLC 系统可用于寡核苷酸纯化,包含最简单的三个组件:

  • 进样系统
  • 用于将未纯化的反应产物推入并通过HPLC柱的二元梯度流动相输液泵系统
  • 用于检测和收集纯化后的目标寡核苷酸的紫外检测器

不同的HPLC系统在尺寸、复杂度和功能方面各不相同。为了提高您的寡核苷酸产率并将研发收益增大化,找到优秀的液相色谱(LC)纯化平台至关重要。

理想的寡核苷酸纯化色谱系统需要考虑的七个因素

在选择用于纯化寡核苷酸的 HPLC 系统时,您需要考虑七个关键因素:

1.寡核苷酸的长度及其下游应用

寡核苷酸产品是影响您所需纯化类型的主要因素。例如,较长的寡核苷酸需要更多的合成循环。因此,这些合成物中会含有更高浓度的不合需的副产物和残余的起始物,这些都需要被去除。

可选择多种 HPLC 技术,其中最常见的是阴离子交换色谱 (AEX HPLC)和离子对反相色谱(IP-RP HPLC)。但您应该选择哪一种,则取决于需要纯化的产品:

  • AEX-HPLC是利用完整的和截短的寡核苷酸之间的负电荷差异来进行分离,因此适用于纯化未经修饰的寡核苷酸。
  • IP-RP HPLC是利用失效序列和全长序列之间固有的疏水性差异来进行分离。IP-RP HPLC还可以区分修饰成功/失败的全长序列。因此,该技术适用于纯化长度< 40 bp的修饰和未经修饰的寡核苷酸(带有三苯甲基)。

然而,许多实验室发现他们需要结合不同的HPLC纯化技术才能达到期望的纯度。 因此,在选择 HPLC 纯化平台时,考虑系统是否能够执行以下操作至关重要:

  • 正交HPLC技术(例如AEX和IP-RP HPLC),以节省时间、提高效率并限制实验室中HPLC系统的数量。
  • 最终的尺寸排阻色谱(SEC) 步骤,从纯化的寡核苷酸组分中脱盐或去除离子配对剂(例如 TEAA)。

2.样品体积/质量

待进样寡核苷酸样品的体积和质量将决定您的系统所使用的色谱柱直径——错误的直径选择将无法提供足够的载量。思考这些因素还可以帮助您根据流速范围选择合适的制备色谱二元输液泵系统以及系统使用的样品环尺寸。

3.可靠性

对许多纯化合成寡核苷酸的实验室来说,重现性和准确性是重要的关注点,因为它们直接影响终产物的产量和纯度。

考虑制备型HPLC是否具备以下特点:

  • 梯度输液泵: 能够在流速和流动相组成的工作范围内准确稳定地产生梯度。
  • 检测系统: 能在您的寡核苷酸样品浓度范围内进行相适应的多波长信号采集。
  • 自动化:能够实现准确可重复的进样和及时的分馏收集。
  • 不同的收集模式: 包括按时间、斜率、阈值进行收集,使用条件收集命令(如AND、OR和NOR)将馏分纯度增大化。

最后,您需要确定在过程中想要控制的关键参数,以确保产品的质量和安全。例如,对于HPLC系统本身,您可能希望寻找具备高级错误处理功能的自动化系统,以确保在出现问题时纯化工作得到安全保障。还有一些考虑因素是色谱特异性的:您可能需要在AEX柱纯化期间控制梯度缓冲液的质量, 或者进行SEC柱脱盐时使用在线pH导电计来控制质量。

4.通量/自动化

纯化是寡核苷酸合成中的关键瓶颈。自动化可以克服这一挑战,使纯化更加高效,更不易出错。要选择理想的自动化寡核苷酸纯化平台,您需要确定哪些步骤需要进行自动化。

首先,通过计算需要进样的数量来确定所需液样处理平台的大小。虽然较大的液样处理平台更适用于需要更高通量和每个样品需要收集多个馏分的实验室,但它们可能会占用更大的空间。

接下来,确定您期望的工作流程是否需要多个进样模块配合。在单个液样处理平台上配备两个进样模块意味着您可以覆盖更大范围的粗寡核苷酸进样量,避免进样高浓度样品容易产生的沉淀和样品损失风险。

同样,可考虑使用自动切换阀,它可以根据您的需要自动选择以下色谱柱,从而更大限度地减少纯化工作流程中的停机时间:

  • 分析柱: 收集分馏的控制
  • 纯化柱:(IP-RP、AEX、或 SEC)及取决于纯化步骤和放大规模的流动相
  • 脱盐柱

最后,考虑一个能够自动进行色谱柱再生的系统。 自动色谱柱再生可以提高通量并更大限度地提高您新系统的投资回报率(ROI)。

5.灵活性/可升级性

对于许多实验室来说,工作流程会随着时间的推移而改变。如果您的实验室可能会发生这种情况,您需要一个灵活和可升级的系统来适应这些变化。 通常,模块化的系统可以帮助适应不断变化的需求。

6.软件功能

软件在确定液相色谱(LC)平台是否适合您的工作流程方面起着重要的作用。HPLC软件应具备以下特点:

  • 直观且易于使用
  • 符合您的收集模式、灵活性和可升级性需求
  • 能够通过智能报警管理安全地控制您的系统
  • 能够确保实验的可追踪性

7.服务支持

对于一些实验室来说,强大的供应商支持至关重要,而其他实验室可能只需要基本支持。在选择仪器时,要考虑供应商在购买前、购买中和购买后提供的客户服务水平, 以及什么样的支持更适合您的需求和预算。

显然,在选择寡核苷酸纯化系统时需要考虑许多关键因素,而平衡这些因素可能会很棘手。现在,有一套完全考虑到这些因素的灵活系统,将您优化寡核苷酸纯化的工作流程变得简单。

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为了使实验室更大限度地提高寡核苷酸的研发生产效益,必须对纯化工作流程进行优化并确保使用合适的系统。选择寡核苷酸纯化平台需要仔细考虑许多因素,包括产品特性以及未来对通量和规模的要求。

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