来自宾夕法尼亚州费城杰佛逊医学院(Jefferson Medical College）外科系，以及Kimmel
肿瘤中心（Kimmel Cancer Center）的研究人员申请到了一项新专利，这项专利也许未来某天会成为DNA分析过程中的关键技术，而且这一发现也可以应用于多个领域，比如法医鉴定，克隆或者生物恐怖（bioterrorism）。
这一专利由约翰霍普金斯医学院助理教授Jonathan Brody博士，以及其同事Scott Kern共同拥有，他们发明了一种新的技术，能将DNA分离技术，即DNA电泳的速度提高5倍，并降低实验成本。Brody博士表示，“仅仅通过提高分析的速度，它就能帮助我们每年节省数百万美元。”
凝胶电泳是一大类技术，被科学工作者用于分离不同物理性质（如大小、形状、等电点等）的分子。凝胶电泳通常用于分析用途，但也可以作为制备技术，在采用某些方法（如质谱(MS)、聚合酶链式反应(PCR)、克隆技术、DNA测序或者免疫印迹）检测之前部分提纯分子。
该技术操作简便快速，可以分辨用其它方法（如密度梯度离心法）所无法分离的DNA片段。当用低浓度的荧光嵌入染料溴化乙啶(Ethidium bromide，EB)染色，在紫外光下至少可以检出1-10ng的DNA条带，从而可以确定DNA片段在凝胶中的位置。此外，还可以从电泳后的凝胶中回收特定的DNA条带，用于以后的克隆技术操作。
琼脂糖和聚丙烯酰胺可以制成各种形状、大小和孔隙度。琼脂糖凝胶分离DNA片度大小范围较广，不同浓度琼脂糖凝胶可分离长度从200bp至近50kb的DNA片段。琼脂糖通常用水平装置在强度和方向恒定的电场下电泳。聚丙烯酰胺分离小片段DNA(5-500bp)效果较好，其分辩力极高，甚至相差1bp的DNA片段就能分开。聚丙烯酰胺凝胶电泳很快，可容纳相对大量的DNA，但制备和操作比琼脂糖凝胶困难。聚丙烯酰胺凝胶采用垂直装置进行电泳。目前，一般实验室多用琼脂糖水平平板凝胶电泳装置进行DNA电泳。
琼脂糖DNA是大多数分子生物学技术都要用到的实验手段，可谓是一种常规技术，其原理主要是电场中在中性pH值下带负电荷的DNA向阳极迁移，线状双链DNA分子在一定浓度琼脂糖凝胶中的迁移速率与DNA分子量对数成反比，分子越大则所受阻力越大，也越难于在凝胶孔隙中蠕行，因而迁移得越慢。
因此决定DNA电泳迁移率的因素包括：
1、 DNA的分子大小；
2、 琼脂糖浓度
一个给定大小的线状DNA分子，其迁移速度在不同浓度的琼脂糖凝胶中各不相同。DNA电泳迁移率的对数与凝胶浓度成线性关系。凝胶浓度的选择取决于DNA分子的大小。分离小于0.5kb的DNA片段所需胶浓度是1.2-1.5%，分离大于10kb的DNA分子所需胶浓度为0.3-0.7%，DNA片段大小间于两者之间则所需胶浓度为0.8-1.0%。
3、 DNA分子的构象
DNA分子处于不同构象时，它在电场中移动距离不仅和分子量有关，还和它本身构象有关。相同分子量的线状、开环和超螺旋DNA在琼脂糖凝胶中移动速度是不一样的，超螺旋DNA移动最快，而线状双链DNA移动最慢。如在电泳鉴定质粒纯度时发现凝胶上有数条DNA带难以确定是质粒DNA不同构象引起还是因为含有其他DNA引起时，可从琼脂糖凝胶上将DNA带逐个回收，用同一种限制性内切酶分别水解，然后电泳，如在凝胶上出现相同的DNA图谱，则为同一种DNA。
4、 电源电压
在低电压时，线状DNA片段的迁移速率与所加电压成正比。但是随着电场强度的增加，不同分子量的DNA片段的迁移率将以不同的幅度增长，片段越大，因场强升高引起的迁移率升高幅度也越大，因此电压增加，琼脂糖凝胶的有效分离范围将缩小。要使大于2kb的DNA片段的分辨率达到最大，所加电压不得超过5v/cm。
5、嵌入染料的存在
荧光染料溴化乙啶用于检测琼脂糖凝胶中的DNA，染料会嵌入到堆积的碱基对之间并拉长线状和带缺口的环状DNA，使其刚性更强，还会使线状DNA迁移率降低15％。
6、 离子强度影响
电泳缓冲液的组成及其离子强度影响DNA的电泳迁移率。在没有离子存在时(如误用蒸馏水配制凝胶)，电导率最小，DNA几乎不移动，在高离子强度的缓冲液中(如误加10×电泳缓冲液)，则电导很高并明显产热，严重时会引起凝胶熔化或DNA变性。
对于天然的双链DNA，常用的几种电泳缓冲液有TAE[含EDTA (pH8.0)和Tris-乙酸]，TBE(Tris-硼酸和EDTA)，TPE(Tris-磷酸和EDTA)，一般配制成浓缩母液，储于室温。
目前DNA电泳技术已经有30年未曾进行改进了，这项专利里，研究人员通过反复的实验，发现化合物锂硼酸（lithium boric acid）是用于DNA电泳分析的理想溶液。
上面提到，在电泳过程中，溶液传导电流从而使得带有负电荷的DNA分子实现分离。DNA被放置于凝胶中，小型的DNA移动速度要比大型DNA快。
研究人员发现，锂硼酸是一种比现有的使用了超过30年的溶液更好的缓冲剂，Brody说，“我们证明人们已经使用了30年错误的缓冲液，这些标准缓冲液更贵，也更慢”。
另外他也表示“传统方法需要一个半到两个小时的过程现在只需要10分钟。在某些时候它能将速度提高10倍。这是一个对科学有着广泛影响的发现。”
“我们的发现不仅仅对肿瘤研究有用，同时还对神经科学、发育生物学以及每个需要DNA分析的领域有影响。”他说，“但是如同科学中的所有事物一样，这一技术还需要时间来得到验证——科学家们与其它普通人一样不喜欢改变。”
（生物通：张迪）
作者：
2007-7-22