Kapillaarielektroforeesi : toimintaperiaate ja käyttö DNA-analytiikassa

Abstract

Kapillaarielektroforeesi (Capillary Electrophoresis, CE) on sähkökemiallinen erotusmenetelmä, joka perustuu molekyylien erottamiseen toisistaan sähkövirran avulla. CE menetelmää käytetään orgaanisten ja epäorgaanisten komponenttien kvalitatiivisiin sekä kvantitatiivisiin tutkimuksiin. Sen avulla voidaan suorittaa analyyseja lukuisille eri kokoisille molekyyleille kuten anioneille, kationeille, aminohapoille sekä proteiineille. Menetelmä on varsin uusi, ja se on saanut maailmanlaajuista suosiota erotustehokkuudestaan, nopeudestaan sekä alhaisista käyttökustannuksistaan. Sen on todettu olevan kilpaileva menetelmä HPLC:lle (high performance liquid chromatography).

Kapillaarielektroforeesilla on joitakin instrumentaalisia haasteita. CE menetelmä on herkkä, joten näytemäärät on pidettävä hyvin alhaisina (0,1–10 nl). Tätä varten on löydettävä oikeanlainen detektori, joka kykenee havaitsemaan pieniä näytekomponentteja hyvällä resoluutiolla. Lämpötilan seuraaminen kapillaarissa on myös tärkeää, sillä lämpötilan muuttuminen vaikuttaa suoraan näytteiden liikkumiskykyyn kapillaarin sisällä.

Kapillaarielektroforeesin kasvava suosio on lisännyt sen käyttöä monilla eri tieteen osa-alueilla. CE menetelmää on esimerkiksi sovellettu onnistuneesti lääketieteellisiin tutkimuksiin. Merkittävänä lääketieteellisenä osa-alueena, jossa CE menetelmää käytetään, on syöpätutkimukset. CE menetelmän on väitetty olevan jopa tehokkaampi tapa syövän diagnosoimisessa, verrattuna tavanomaisiin radiologisiin työvälineisiin kuten magneettikuvaukseen ja tietokonetomografiaan. CE menetelmän avulla tutkitaan esimerkiksi DNA:n pistemutaatioita ja hapettuneita DNA-fragmentteja.

Tässä kandidaatin tutkielmassa tutustutaan kapillaarielektroforeesin toimintaan, keskeisimpiin käsitteisiin sekä analyysimenetelmän haasteisiin. Lisäksi tutustutaan CE menetelmän käyttöön DNA-analytiikassa.