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Low-input RNA Purification

單顆細胞也能開始 RNA 純化:NucleoSpin RNA XS 的規格與實驗邊界

當樣本只剩一顆細胞,問題不再只是「能不能抽」,而是每一次轉移、洗脫與保存是否仍保住足夠的 RNA。

MACHEREY-NAGEL NucleoSpin RNA XS 產品組
NucleoSpin RNA XS,REF 740902.50。產品規格與供應狀態以原廠最新資料及實際確認為準。

單細胞與極微量樣本的 RNA 純化,真正困難的地方不是把標準流程縮小。細胞內 RNA 總量有限,吸附面積、移液殘留、RNase 暴露或一次不必要的換管,都可能吃掉後續反轉錄需要的材料。MACHEREY-NAGEL 將 NucleoSpin RNA XS 列在 single-cell analysis 產品線,並說明 XS format 可由低至一顆細胞進行 RNA 或 DNA 純化。這個定位讓單顆細胞成為可接受的起始樣本,不過,它不等於每種細胞都能得到可由分光光度計量測的 RNA,也不保證純化後可直接完成所有定量或定序工作。

單顆細胞可作為起點,訊號仍須由整條流程守住

一顆細胞含有多少 RNA,取決於細胞大小、活化狀態、細胞週期與物種。小型靜止細胞和高轉錄活性的腫瘤細胞不應套用同一個回收預期。原廠公開的典型產量從 10² 個 HeLa 細胞開始:0.1–1.5 ng;10³ 個細胞為 10–15 ng;10⁴ 個細胞為 100–150 ng;10⁵ 個細胞為 1,000–1,500 ng。這組數據顯示產品面向低細胞數設計,卻沒有提供單顆細胞的保證產量。兩者必須分開閱讀。

低輸入條件下,純化成功與「可被量測」也不是同一件事。RNA 可能已存在於洗脫液中,但濃度低於一般吸光法的可靠範圍。若研究終點是單細胞 RT-qPCR、目標式前擴增或低輸入 RNA-Seq,品質判讀與建庫策略應在取樣前決定,避免純化完成後才發現洗脫體積、載體 RNA 或 DNase 條件與下游方法不相容。

XS 管柱設計的研究意義

NucleoSpin RNA XS 採 silica membrane 與離心操作。樣本裂解後,RNA 在高鹽條件下與膜結合,污染物經洗滌移除,再以 5–30 µL RNase-free water 洗脫。較小的洗脫體積可提高終產物濃度,對極少量樣本尤其直接;代價是回收率與濃度之間需要取捨。洗脫液太少、沒有覆蓋膜面或停留時間不足,都可能令回收波動放大。

套組含 carrier RNA 與 rDNase。carrier RNA 可在低核酸量時協助維持回收,但它會增加樣本中的總 RNA 背景,可能干擾以總量為基礎的定量,也未必適合每一種建庫方法。on-column DNase 則用來降低基因組 DNA 對 RT-qPCR 的影響。是否加入 carrier RNA、是否執行 DNase 處理,應依下游讀出與試劑相容性預先固定,不能在不同組別間任意變動。

原廠規格

MACHEREY-NAGEL 現行產品頁公開資料摘要
產品名稱NucleoSpin RNA XS
產品編號REF 740902.50
包裝規格50 preps;原廠亦列 10 與 250 preps 規格
研究定位極少量細胞與人類/動物組織的 RNA 純化;原廠 XS format 頁面標示可由低至 1 顆細胞開始
樣本量<5 mg 人類或動物組織;細胞樣本
純化技術Silica membrane、離心操作
RNA 片段>200 nt
洗脫體積5–30 µL
製備時間約 35 分鐘/6 preps
理論結合容量110 µg
典型純度A260/A280 1.9–2.1
典型完整度RIN >9
典型下游應用qRT-PCR、RNA-Seq、array、Northern blot、primer extension、RNase protection assay
保存條件/效期15–25°C;原廠標示自生產起 24 個月
使用限制僅供研究使用,非 CE 認證診斷產品

110 µg 是膜的理論結合容量,並非低輸入樣本的預期產量。RIN 與純度也是原廠典型結果,實際數值受樣本保存、裂解速度、RNase 控制及起始材料影響。對單顆細胞而言,實驗重點通常不是管柱是否裝得下,而是如何減少每一步的比例性損失。

適合評估的研究情境

單細胞或稀有細胞的目標式表現分析

當細胞由顯微操作、微量分選或人工挑取獲得,樣本可能只有一顆至數十顆。這時可用 XS 流程把 RNA 純化納入工作設計,再接單細胞反轉錄、目標式前擴增或高敏感度 qPCR。陰性控制應跟著細胞一起走完全程,因為環境 RNA 或試劑背景在低輸入條件下所占比例會明顯升高。

FACS 分選後的低細胞數族群

稀有免疫細胞、神經元亞群或幹細胞常無法取得一般 mini column 所預期的細胞量。將細胞直接收集至相容的裂解條件,可減少離心重懸與換管。分選緩衝液體積、蛋白含量及 sheath fluid 殘留仍需納入測試,因為它們可能改變裂解與結合條件。

微小組織、雷射顯微切割與有限檢體

原廠列出的組織輸入為小於 5 mg。對微區組織或雷射顯微切割樣本,快速裂解與避免乾燥往往比增加均質強度更關鍵。纖維性或難裂解組織應參考原廠對應 support protocol,而不是直接延長所有樣本的處理時間。

低輸入 RNA-Seq 前處理

原廠把 RNA-Seq 列為典型下游應用。實際建庫能否成功,仍由 RNA 量、完整度、rRNA 比例與建庫套組最低輸入共同決定。若使用 carrier RNA,應先查明建庫系統是否允許;若研究需要捕捉小 RNA,產品所列的 >200 nt 片段範圍也必須納入方法選擇。

文獻提供的是使用紀錄,不是單細胞產量保證

Transcriptional Profiling of Non-injured Nociceptors After Spinal Cord Injury Reveals Diverse Molecular Changes(2020) ↗

研究者以 FACS 取得感覺神經元族群,再用 NucleoSpin RNA XS 進行 RNA isolation 與 DNA digestion;文中回報樣本 RIN 6.7–9.9,後續進入 RNA sequencing。這項紀錄支持產品曾被用於分選後低量細胞流程,也顯示真實樣本的完整度會形成範圍,而不是固定落在原廠典型值。

Niche derived netrin-1 regulates hematopoietic stem cell dormancy via its receptor neogenin-1(2021) ↗

此研究的方法段落記載,2,000–10,000 個細胞的 qPCR RNA 與 15,000 個 LSK-SLAM 細胞的 RNA 以 NucleoSpin RNA XS 取得。它能佐證低細胞數族群的實際使用,但沒有比較其他純化套組,也沒有測試單顆細胞回收率。

Single-cell mRNA-regulation analysis reveals cell type-specific mechanisms of type 2 diabetes(2025) ↗

研究使用 NucleoSpin RNA XS 抽取 human islet 的 total RNA,並結合單細胞層級分析。產品使用紀錄與單細胞研究主題同時出現在同一工作中,然而該次管柱抽取的材料是胰島樣本,不能改寫成「由單顆胰島細胞直接抽取」。文獻可支持研究流程相容性,單顆細胞最低輸入仍應引用原廠資料。

使用前的實驗檢核

  1. 記錄實際細胞數、細胞型態與收集方式;不要只寫「low input」。
  2. 確認下游方法的最低 RNA 輸入,並預先決定是否需要前擴增。
  3. 縮短採樣至裂解的時間,所有接觸面保持 RNase-free。
  4. 減少換管與重複吸打;低附著耗材應在整批實驗中一致使用。
  5. 依下游需求決定 carrier RNA 與 on-column DNase,並固定各組條件。
  6. 選擇 5–30 µL 洗脫體積時,同時評估回收率與終濃度。
  7. 設置空白抽取控制與陽性低輸入控制,監測污染及流程失敗。
  8. 不要以一般吸光法的「未檢出」直接判定無 RNA;採用符合濃度範圍的定量方法。
  9. 若要分析小 RNA,先確認 >200 nt 的產品規格是否符合目標。
  10. 單細胞方案先做細胞型態專屬 pilot,再擴大樣本數。

怎麼判斷是否適合你的樣本

NucleoSpin RNA XS 的關鍵優勢很明確:它把 silica-column RNA 純化的起始範圍推進到極低細胞數,原廠也明示 XS format 可由一顆細胞開始。若研究需要保留純化步驟、移除基因組 DNA,且下游可處理極低 RNA 量,這套設計具有合理的流程位置。

若研究目標是直接建立高通量單細胞轉錄體文庫,細胞裂解後不經傳統管柱、直接進行條碼化的系統可能更符合樣本經濟性。產品選擇應由下游讀出反推。單顆細胞可作為起點,是可行範圍;能否得到足以回答研究問題的資料,仍要由細胞本身、操作損失、控制組與分析方法共同決定。

資料來源與規格提醒

本文依 MACHEREY-NAGEL 公開資料與可核對文獻整理,規格請以 NucleoSpin RNA XS 原廠產品頁原廠 single-cell analysis 說明為準。本文所述單顆細胞能力是原廠最低輸入定位,不代表固定回收量或下游成功率。本產品僅供研究使用,不用於臨床診斷、治療或人體用途。

Plan for Every Molecule

極微量 RNA,從取樣時就開始控制損失

提供細胞型態、預計細胞數、收集方式與下游分析,我們可協助確認 NucleoSpin RNA XS 的規格與操作條件。

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