The isolation of DNA or RNA is a critical step that precedes many biochemical and diagnostic procedures. Over the years, several methods have been developed for the purification of biological entities. Among these, the most commonly used magnetic materials/systems in biological separations rely on nanoparticles with an iron oxide core. However, using such systems for the separation of nucleic acids from biological fluids is not without issues. It involves laborious, multi-step, and lengthy procedures, requiring skilled chemists and expensive reagents. These limitations explain the growing demand for alternative techniques. Thanks to a patented process, reliable magnetic adsorbents can be produced using commercially available zeolites as raw materials. The resulting product is a metal-ceramic nanocomposite, which possess magnetic properties and has already been successfully applied in a wide range of applications. The aim of this study was to compare RNA extraction from blood samples from paediatric patients with RSV bronchiolitis extracted with a Promega Maxwell automated extractor kit and a manual protocol using magnetic nanocomponents derived from zeolite. The samples were collected from 30 paediatric bronchiolitis patients and 10 healthy paediatric controls. Each sample was extracted in duplicate, with both automated extraction and nanocomposites extraction. These extracts were compared in terms of yield and quality, measured by traditional UV spectroscopy, and amplifiability, the latter measured by analysing interferon type 1 signature results with Real-Time PCR. The manual RNA extraction method using nanocomposites demonstrated a higher yield compared to automated Maxwell extractor. Conversely, the automated extraction showed better purity and amplification efficiency. Both methods confirmed the interferon signature data, expressed as the interferon score, indicating that both can be used in the RNA extraction phase prior to PCR application for the evaluation of the interferon signature. This preliminary study highlights that zeolite-derived nanocomposites can serve as an effective alternative to magnetic silica for RNA extraction in both diagnostic and research molecular biology laboratories.
L'isolamento del DNA o dell'RNA rappresenta una fase cruciale in molte procedure biochimiche e diagnostiche. Nel corso degli anni, sono stati sviluppati diversi metodi per la purificazione di entità biologiche. Tra questi, i sistemi magnetici più comunemente utilizzati nelle separazioni biologiche si basano su nanoparticelle con un nucleo di ossido di ferro. Tuttavia, l'impiego di tali sistemi per l’isolamento degli acidi nucleici dai fluidi biologici presenta alcune criticità. Le procedure sono spesso complesse, articolate in più fasi e richiedono tempi lunghi, oltre alla necessità di personale esperto e reagenti costosi. Queste limitazioni spiegano la crescente domanda di tecniche alternative più rapide ed efficienti. Un recente approccio brevettato consente la produzione di adsorbenti magnetici affidabili utilizzando zeoliti disponibili in commercio come materie prime. Il prodotto finale è un nanocomposito metallo-ceramico che possiede proprietà magnetiche, ed è già stato applicato con successo in un'ampia gamma di applicazioni. Lo scopo di questo studio è stato quello di confrontare l'estrazione di RNA da campioni di sangue periferico di pazienti pediatrici con bronchiolite utilizzando un kit di estrazione automatizzato (Promega Maxwell) e un protocollo manuale basato su nanocompositi magnetici derivati da zeolite. I campioni sono stati raccolti da 30 pazienti pediatrici con bronchiolite positivi al virus respiratorio sinciziale (RSV) e 10 controlli pediatrici sani. Ogni campione è stato estratto in duplicato, sia con estrazione automatizzata che con estrazione manuale con nanocompositi. Questi metodi sono stati confrontati in termini di resa e qualità, misurate mediante spettroscopia UV, e amplificabilità, quest'ultima misurata analizzando i risultati della firma dell'interferone di tipo 1 tramite PCR in tempo reale. Il metodo di estrazione manuale di RNA utilizzando nanocompositi ha dimostrato una resa maggiore rispetto al sistema automatizzato Maxwell. Tuttavia, l'estrazione automatizzata ha mostrato una maggiore purezza dell’RNA e una migliore efficienza di amplificazione. Entrambi i metodi hanno confermato i dati relativi alla firma dell'interferone, espressi come punteggio dell'interferon score, dimostrando che entrambi possono essere utilizzati per l’estrazione dell'RNA. Questo studio preliminare evidenzia che i nanocompositi derivati dalla zeolite rappresentano una valida alternativa alla silice magnetica per l'estrazione dell'RNA, e il loro impiego potrebbe risultare vantaggioso sia nei laboratori di diagnostica molecolare sia in quelli di ricerca.
Estrazione di RNA amplificabile da sangue umano mediante l'utilizzo di nanocompositi magnetici ottenuti da precursori di zeolite
DI BLASI, ROBERTA
2023/2024
Abstract
L'isolamento del DNA o dell'RNA rappresenta una fase cruciale in molte procedure biochimiche e diagnostiche. Nel corso degli anni, sono stati sviluppati diversi metodi per la purificazione di entità biologiche. Tra questi, i sistemi magnetici più comunemente utilizzati nelle separazioni biologiche si basano su nanoparticelle con un nucleo di ossido di ferro. Tuttavia, l'impiego di tali sistemi per l’isolamento degli acidi nucleici dai fluidi biologici presenta alcune criticità. Le procedure sono spesso complesse, articolate in più fasi e richiedono tempi lunghi, oltre alla necessità di personale esperto e reagenti costosi. Queste limitazioni spiegano la crescente domanda di tecniche alternative più rapide ed efficienti. Un recente approccio brevettato consente la produzione di adsorbenti magnetici affidabili utilizzando zeoliti disponibili in commercio come materie prime. Il prodotto finale è un nanocomposito metallo-ceramico che possiede proprietà magnetiche, ed è già stato applicato con successo in un'ampia gamma di applicazioni. Lo scopo di questo studio è stato quello di confrontare l'estrazione di RNA da campioni di sangue periferico di pazienti pediatrici con bronchiolite utilizzando un kit di estrazione automatizzato (Promega Maxwell) e un protocollo manuale basato su nanocompositi magnetici derivati da zeolite. I campioni sono stati raccolti da 30 pazienti pediatrici con bronchiolite positivi al virus respiratorio sinciziale (RSV) e 10 controlli pediatrici sani. Ogni campione è stato estratto in duplicato, sia con estrazione automatizzata che con estrazione manuale con nanocompositi. Questi metodi sono stati confrontati in termini di resa e qualità, misurate mediante spettroscopia UV, e amplificabilità, quest'ultima misurata analizzando i risultati della firma dell'interferone di tipo 1 tramite PCR in tempo reale. Il metodo di estrazione manuale di RNA utilizzando nanocompositi ha dimostrato una resa maggiore rispetto al sistema automatizzato Maxwell. Tuttavia, l'estrazione automatizzata ha mostrato una maggiore purezza dell’RNA e una migliore efficienza di amplificazione. Entrambi i metodi hanno confermato i dati relativi alla firma dell'interferone, espressi come punteggio dell'interferon score, dimostrando che entrambi possono essere utilizzati per l’estrazione dell'RNA. Questo studio preliminare evidenzia che i nanocompositi derivati dalla zeolite rappresentano una valida alternativa alla silice magnetica per l'estrazione dell'RNA, e il loro impiego potrebbe risultare vantaggioso sia nei laboratori di diagnostica molecolare sia in quelli di ricerca.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/163664