[发明专利]遗传物质的保存微粒及长期保存方法

说明书

技术领域

本发明涉及遗传物质领域，具体涉及遗传物质的保存微粒及长期保存方法。

背景技术

遗传物质是指亲代与子代之间传递遗传信息的物质，主要包括DNA和RNA，其为每一个生物个体、包括动物、植物和微生物所特有。DNA技术已经广泛应用于生物医学、农业、环境、材料、刑侦、信息保存等领域。RNA在特定时间由生物体基因(DNA)转录而来，用于翻译生命活动所需的蛋白。RNA的研究在农牧、医学等方面也有着十分广泛的前景，除了研究动植物的发育、生理调节等外，还可以用于疾病的诊断和治疗。比如保存一个健康人的RNA，可用于本人或有遗传关联的直属亲属的疾病诊断和治疗。比较一个生物体不同时间的基因表达(RNA测序)可以研究未知基因的功能，特定基因的调节作用机制等。

遗传物质的提取是一种成熟和常用的方法。提取遗传物质并将其保存，在需要时进行释放和净化，并通过PCR技术进行扩增，便可以方便地利用保存的遗传物质。因此，如何实现遗传物质的保存、尤其是长期稳定的保存变得越来越受关注。

通常而言，DNA和RNA分子可以选择低温保存，例如绝大多数生物实验室都将DNA或RNA分子保存于-80℃低温冰箱或液氮中，保存方法简便。然而，这种方法也有多种缺陷：一方面，遗传物质只能保存在具有特种保存设备的专业机构，对其保存地点提出了较高要求，无法实现个人常规保存；另一方面，低温保存面临较为昂贵的后期维护成本，如果需要较长期保存的话费用较高；再一方面，由于受到氧化、电离辐射、紫外线、温度升高以及核酸酶等多种因素的影响，低温保存只适合于遗传物质的中短期保存，例如数月、数年或数十年，更长期保存时遗传物质仍有可能受到破坏。

自然界中，科学家从2-3千万年前的琥珀包裹的微生物孢子(P.Setlow,Trends Microbiol.,2007,15,172.；R.J.Cano and M.K.Borucki,Science,1995,268,1060.)和1.2-1.35亿年前的象鼻虫(Cano et al.,Amplification and sequencing of DNA from a 120-135-million-year-old weevil，Nature 363(6429):536-8)提取到了DNA，证明遗传物质的超长期保存是有可能实现的。目前，许多科学家也正在研究长期保存DNA的方法，比如：1)将DNA吸附在滤纸或多孔的材料中(Choy,J.H.,Oh,J.M.,Park,M.,Sohn,K.M.&Kim,J.W.Inorganicbiomolecular hybrid nanomaterials as a genetic molecular code system.Adv.Mater.16,1181–1184(2004).；Burgoyne,L.A.Solid medium and method for DNA storage.US patent 5,496,562(1988)；Taylor,D.J.,Finston,T.L.&Hebert,P.D.N.The 15％solution for preservation.Trends Ecol.Evol.9,230(1994).；Yang,H.et al.Adsorption and protection of plasmid DNA on mesoporous silica nanoparticles modified with various amounts of organosilane.J.Colloid Interface Sci.369,317–322(2012).；Kapusuz,D.&Durucan,C.Synthesis of DNA-encapsulated silica elaborated by sol-gel routes.J.Mater.Res.28,175–184(2013).；Pierre,A.,Bonnet,J.,Vekris,A.&Portier,J.Encapsulation of deoxyribonucleic acid molecules in silica and hybrid organic-silica gels.J.Mater.Sci.Mater.Med.12,51–55(2001).)，但这些方法没有将DNA与外界环境分开，保存时间有限；2)将DNA包裹在玻璃材料中(Daniela Paunescu,Michela Puddu,Justus O B Soellner,Philipp R Stoessel&Robert N Grass.Reversible DNA encapsulation in silica to produce ROS-resistant and heat-resistant synthetic DNA‘fossils’.Nature Protocols,2013,8(2)：2440-2448.；D.Paunescu,C.A.Mora,M.Puddu,F.Krumeich and R.N.Grass，DNA protection against ultraviolet irradiation by encapsulation in a multilayered SiO2/TiO2assembly.J.Mater.Chem.B,2014,2,8504-8509)，这种方法使得DNA保存时间大为延长。然而，使用二氧化硅层包覆后DNA仍然会受到电离或光降解等影响；纳米二氧化钛比纳米二氧化硅多了较强的紫外线屏蔽作用，可以防止紫外线对DNA和RNA的损伤，但其具有强亲水性，同样不利于DNA和RNA的长期保存。