許多分子生物學應用都需要不含核酸酶的玻璃器皿和試劑。長久以來，使用碳酸二乙酯 (DEPC) 進行化學處理是產生不含核酸酶的水的常用方法，但這種方法有幾個缺點。另一種方法是在水純化系統的出口處放置一個超濾濾盒，以提供可直接用於實驗的不含核酸酶的超純水。
部分概述
用于 DNA 和 RNA 研究的不含核酸酶的试剂
核酸酶通过裂解核酸骨架的磷酸二酯键来降解 DNA 和 RNA。雖然有些核酸酶是有用的研究工具，但對於希望在 PCR、克隆、測序或基因編輯等應用中保持樣本完整性的科學家來說，核酸酶往往是一個值得關注的問題。因此，使用核酸的科學家需要不含核酸酶的試劑和容器。水作為緩衝液和試劑的主要成分，也應該是不含核酸酶的。不幸的是，核酸酶在實驗室中無處不在：它們普遍存在於塑膠器皿和試劑中，甚至可能來自科學家本身（皮膚、唾液等）。1 它們也非常穩定，難以失活；2 因此，DEPC 處理常用於消除溶液中的核酸酶。
使用 DEPC 的缺點
分子生物學中使用的試劑，特別是水，如果受到核酸酶污染，可能會導致結果不一致或失去寶貴的樣品。3 DEPC 是一種有效的 RNase 非特異性抑制劑，多年來一直被用來使 RNase 失活。3 用 DEPC 化學處理溶液是一種有效的方法，但它也有幾個缺點：
- 安全問題。DEPC 是一種可疑的致癌物，因為它可能會與嘌呤發生反應，因此應謹慎處理。此外，如果瓶子在室溫下接觸到空氣中的微量濕氣，DEPC 可能會水解。這會產生二氧化碳，導致潛在危險的壓力累積。4
- 時間和能源消耗。DEPC 和核酸酶之間發生化學反應需要一些時間，然後再對溶液進行高壓滅菌，而高壓滅菌是破壞 DEPC 所必需的。此外，高壓滅菌還會消耗大量的水和電力。
- 介紹可能影響實驗的雜質。當 DEPC 在高壓滅菌過程中水解時，會釋放出乙醇和二氧化碳（圖 1）。乙醇可能與後續實驗步驟中使用的雜質或試劑發生反應，可能產生不需要的副產品。此外，DEPC 對腺嘌呤核苷酸有很強的親和力，即使溶液中只殘留微量的 DEPC，它們也可能通過改變腺嘌呤核苷酸而影響實驗結果（Blot、PCR 反應等）。1 DEPC 痕量也可能與胺基和硫醇反應。
- 核酸酶不會從水中移除，而只是與 DEPC 發生化學反應而失活。
圖 1.DEPC 的降解會向水中釋放污染物。
圖 2.在 Biopak® 濾芯中用於超濾的聚砜中空纖維。
圖 3 顯示 RNase 溶液首先使用超濾過濾時，rRNA 仍保持完整。相比之下，RNase 溶液的傳統 DEPC 處理同樣阻止了 rRNA 的降解。作為對照，當 RNase 溶液未經處理時，rRNA 會被消化。這證明超濾去除 RNase 的效率等同於 DEPC 處理使 RNase 活性失活。
圖 3.在先前加入 RNase 並經過 DEPC 處理、超過濾或未經處理的水中進行 rRNA 的凝膠電泳。
實驗部分
在超純水中加入 RNase A，並分成三份等分。溶液 (1) 經 DEPC 處理並高壓消毒；(2) 經 Biopak® ultrafiltration polisher 超濾處理；(3) 未處理。在每種溶液中加入核糖體 RNA，培養 20 分鐘，然後在變性條件下進行瓊脂糖凝膠電泳。
超濾：比 DEPC 更安全的無核酸酶水替代方案
許多分子生物學應用都需要無核酸酶水。不像 DEPC 處理既費時又麻煩，使用超濾濾盒是從淨水系統中取得無核酸酶水的安全且方便的方法。
此方法對科學家有許多好處：
- 按需，方便。當需要時，可以很容易地製造新鮮淨化的無核酸酶水。不需要事先訂購瓶裝的無核酸酶水，也不需要在進行實驗前花時間用 DEPC 處理水。
- 無風險。不需要操作化學品。此外，由於沒有在水中添加任何化學物質，因此也不存在干擾其他試劑的風險。
- 高純度無核酸酶水。超濾可去除水中的核酸酶，而非僅是使其失活。由於此濾盒可連接到水純化系統的出水口，例如 Milli-Q® 系統，因此可獲得不含核酸酶的超純水。
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致謝
作者感謝 Julien Bole 和 Ichiro Kano 的專業技術。
參考資料
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