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Title:
STABILIZED GUANIDINE THIOCYANATE AND THE USE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/023348
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to stabilized guanidine thiocyanate that contains 5 to 5000 ppm, based on the weight of the guanidine thiocyanate, of thiourea and/or N-acetylcysteine. Due to its excellent light and temperature stability and the low interaction with the biochemical systems the stabilized guanidine thiocyanate according to the invention is suitable to be used as a chaotropic substance for the isolation of nucleic acids from biological material.

Inventors:
STENGELE KLAUS-PETER (DE)
KOLBECK WINFRIED (DE)
SCHULZ BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/009342
Publication Date:
April 05, 2001
Filing Date:
September 25, 2000
Export Citation:
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Assignee:
NIGU CHEMIE GMBH (DE)
STENGELE KLAUS PETER (DE)
KOLBECK WINFRIED (DE)
SCHULZ BERND (DE)
International Classes:
C07C279/02; (IPC1-7): C07C279/20; C12N15/10
Foreign References:
EP0389063A21990-09-26
DE19755960C11998-11-26
Attorney, Agent or Firm:
Bausch, Thorsten (Hoffmann - Eitle Arabellastrasse 4 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Stabilisiertes Guanidinthiocyanat, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 5 000 ppm, bezogen auf das Gewicht des Guanidinthiocyanats, Thioharnstoff und/oder NAcetylcystein enthält.
2. Guanidinthiocyanat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Thioharnstoff und/oder NAcetylcystein 10 bis 100 ppm beträgt.
3. Guanidinthiocyanat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in fester Form vorliegt.
4. Guanidinthiocyanat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration von 30 bis 70 Gew.% vorliegt.
5. Guanidinthiocyanat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung einen pHWert von 4,5 bis 7,0 aufweist.
6. Guanidinthiocyanat nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung noch 5 bis 50 mmol Puffersalze, ausgewählt aus der Gruppe Natriumacetat, Natriumphosphat und TrisHydrochlorid, enthält.
7. Guanidinthiocyanat nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung noch mit 50 bis 100 mmol an Hilfsreagenzien, wie z. B. Dithiothreid (DTT), Dithioerythrit (DTE) sowie Mercaptoethanol, versetzt ist.
8. Guanidinthiocyanat nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung noch 1 bis 10 Gew.% an SiO2Partikeln enthält.
9. Verwendung des stabilisierten Guanidinthiocyanats nach den Ansprüchen 1 bis 8 als chaotrope Substanz bei der Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material.
Description:
Stabilisiertes Guanidinthiocyanat und dessen Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft stabilisiertes Guanidinthiocyanat und dessen Verwendung als chaotrope Substanz bei der Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material.

Aufgrund der steigenden Bedeutung von DNA-oder RNA-Analysen im medizinischen und biotechnischen Bereich ist die Nachfrage nach einfachen und effektiven Methoden zur Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material sehr stark angestiegen.

So wird bspw. in der EP-PS 389 063 ein Verfahren zur Isolierung von Nucleinsäuren aus komplexem biologischem Ausgangsmaterial beschrieben, wobei man das Ausgangsmaterial mit einer chaotropen Substanz und einer Nucleinsäure bindenden Festphase (wie z. B. Si02) mischt, die Festphase- Nucleinsäure-Komplexe abtrennt und ggf. nach dem Waschen die Nucleinsäure von den entsprechenden Komplexen eluiert. Als chaotrope Substanz, welche die Sekundär-, Tertiär-oder Quarternärstruktur des Proteins oder der Nucleinsäure ändert und zumindest die Primärstruktur intakt läßt, werden vorzugsweise Guanidinsalze und insbesondere Guanidinthiocyanat empfohlen.

Auch entsprechend der Veröffentlichung von Piotr Chomczynski et al. in Biotechnics, Vol. 22, Nr. 3 (1997) wird Guanidinthiocyanat im Gemisch mit Detergenzien als chaotrope Substanz beschrieben. Guanidinthiocyanat wird üblicherweise hierbei im Form einer wäßrigen Lösung, sog. Kits, eingesetzt, die üblicherweise noch Puffersalze und Hilfsreagenzien enthalten.

Nachteilig bei der Verwendung von Guanidinthiocyanat bei der Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material ist die Tatsache, daß Guanidinthiocyanat, insbesondere in Form der wäßrigen Lösungen, äußerst licht-und temperaturempfindlich ist. Vor allem im schwach sauren Medium (pH 4,5 bis 7,0) kommt es zu unerwünschten Redoxreaktionen, wobei elementarer Schwefel als Zersetzungsprodukt entsteht.

Durch die Zersetzungsreaktion, die sich durch eine intensive Gelbfärbung bemerkbar macht, wird das eingesetzte Material in kürzester Zeit unbrauchbar.

Zur Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, den Guanidinthiocyanat-Lösungen Stabilisatoren in Form von Komplexbildnern, wie z. B. EDTA, zuzusetzen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Komplexbildner mit dem biologischen Material unerwünschte biochemische Interaktionen eingehen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein stabilisiertes Guanidinthiocyanat bereitzustellen, welches eine ausreichende Licht-und Temperaturstabilität aufweist und mit dem gleichzeitig keinerlei biochemische Wechselwirkungen mit den biologischen Ausgangsmaterialien festzustellen ist.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Guanidinthiocyanat 5 bis 5 000 ppm bezogen auf das Gewicht des Guanidinthiocyanats, Thioharnstoff und/oder N- Acetylcystein enthält.

Es hat sich hierbei überraschenderweise gezeigt, daß durch diesen Zusatz die Licht-und Temperaturstabilität von Guanidinthiocyanat erheblich verbessert wird, ohne dessen Produkteigenschaften, insbesondere die spektroskopischen Eigenschaften, negativ zu beeinflussen.

Das erfindungsgemäß stabilisierte Guanidinthiocyanat enthält also 5 bis 5 000 ppm, vorzugsweise 10 bis 100 ppm, (bezogen auf das Gewicht des Guanidinthiocyanats) Thioharnstoff und N- Acetylcystein. Das Guanidinthiocyanat kann hierbei sowohl in fester Form als auch als wäßrige Lösung vorliegen, die vorzugsweise eine Konzentration von 30 bis 70 Gew.-% aufweist und einen pH-Wert von 4,5 bis 7,0 besitzt.

Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich, daß die wäßrige Lösung noch die üblichen Puffersalze und Hilfsreagenzien enthält, die bei der Nucleinsäuren- Isolierung aus biologischen Materialien erforderlich sind.

Vorzugsweise enthält die wäßrige Guanidinthiocyanat-Lösung noch 5 bis 50 mmol Puffersalze ausgewählt aus der Gruppe Natriumacetat, Natriumphosphat und Tris-Hydrochlorid. Als Hilfsreagenzien werden vorzugsweise Dithiothreid (DTT), Dithioerythrit (DTE) sowie Mercaptoethanol in einer Menge von 50 bis 100 mmol eingesetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die wäßrige Guanidinthiocyanat-Lösung noch 1 bis 10 Gew.-k an SiO2-Partikeln, die bei der Nucleinsäuren-Isolierung als Festphase benötigt wird.

Die Herstellung des erfindungsgemäß stabilisierten Guanidinthiocyanats ist relativ unproblematisch, indem bspw. festes Guanidinthiocyanat mit den entsprechenden Mengen an Thioharnstoff und/oder N-Acetylcystein versetzt und anschließend homogen vermischt wird. Zur Herstellung von wäßrigen Guanidinthiocyanat-Lösungen kann bereits stabilisiertes Guanidinthiocyanat in die wäßrige Phase übergeführt werden oder wäßrige Guanidinthiocyanat-Lösungen mit den entsprechenden Mengen an Thioharnstoff und/oder N- Acetylcystein versetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des mit Thioharnstoff und/oder N-Acetylcystein stabilisierten Guanidinthiocyanats als chaotrope Substanz bei der Isolierung von Nucleinsäuren aus biologischem Material,

wobei das Guanidinthiocyanat in Form einer wäßrigen Lösung ggf. mit den üblichen Zusätzen an Puffersalzen, Hilfsreagenzien und Festphasenmaterialien eingesetzt wird.

Aufgrund ihrer ausgezeichneten Licht-und Temperaturstabilität von mindestens 4 Monaten und der geringen Wechselwirkung mit den wichtigsten biochemischen Systemen hat sich das erfindungsgemäß stabilisierte Guanidinthiocyanat hervorragend in der Praxis bewährt.

Als besonders gut geeignet hat sich ein Guanidinthiocyanat erwiesen, welches mit 10 bis 20 ppm Thioharnstoff und/oder N- Acetylcystein stabilisiert wurde.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiele Beispiel 1 Je 50 g festes Guanidinthiocyanat (Reinheit 99,6 W) wird in eine Laborglasflasche (Schott, Duran, hell) gefüllt. Probe A1 wird unter Lichtausschluß gelagert, Probe A3 mit 1 mg Thioharnstoff (ca. 20 ppm) versetzt und intensiv durchmischt, Probe A4 mit 1 mg N-Acetyl-L-Cystein (ca. 20 ppm) versetzt und ebenfalls intensiv durchmischt, Proben A2, A3 und A4 sodann unter üblicher Tageslichteinstrahlung am Fenster gelagert. Die Proben wurden optisch auf Färbungen untersucht. A1(V)A2(V)A3(E)A4(E) Versuchsbeginn farblos farblos farblos farblos 4Wochen farblos farblos farblos farblos 8Wochen farblos leicht farblos farblos gelblich 12Wochen farblos gelblich farblos farblos 16Wochen farblos gelb farblos farblos

V = Vergleich, E = Erfindung Beispiel 2 Je 50 g festes Guanidinthiocyanat (Reinheit 99,6 W) wird in eine Laborglasflasche (Schott, Duran, hell) gefüllt und in 50 g vollentsalztem Wasser (Millipore Laborreinst- wassererzeugungsanlage) gelöst. Probe A5 wird unter Lichtausschluß gelagert, Probe A7 mit 1 mg Thioharnstoff (ca.

10 ppm) versetzt und intensiv durchmischt, Probe A8 mit 1 mg N-Acetylcystein (ca. 10 ppm) versetzt und ebenfalls intensiv durchmischt, Proben A6, A7 und A8 sodann unter üblicher Tageslichteinstrahlung am Fenster gelagert. Die Proben wurden optisch auf Färbungen und nach intensivem Durchmischen auf Trübungen untersucht. A5(V)A6(V)A7(E)A8(E) Versuchsbeginnfarblosfarblosfarblosfarblos 4Wochenfarblosfarblos farblosfarblos 8Wochenfarblosleichfarblosfarblos gelblich 12Wochenfarblosgelblich,farblosfarblos trüb 16Wochenleichtgelborange,farblosfarblos gelblichNiederschlag V = Vergleich, E = Erfindung

Beispiel 3 Je 2 g Lösungen wie unter Beispiel 2 hergestellt werden mit 100 mg Si02 (Aerosil, Akzo) versetzt. Probe B1 wird unter Lichtausschluß gelagert. Proben B2, B3 und B4 werden sodann unter üblicher Tageslichteinstrahlung am Fenster gelagert.

Die Proben wurden optisch auf Färbungen und nach intensivem Durchmischen nach Absetzen der Silica Partikel auf Trübungen untersucht. Bl(V)B2(V)B3(E)B4(E) Versuchsbeginn farblos farblosfarblosfarblos 6Wochen rötlich rot-gelbfarblosfarblos 12Wochen rötlich-rot, trüb farblosfarblos gelb V = Vergleich, E = Erfindung