Method Article
המטרה של הווידאו הזה היא להדגים כיצד לבצע מיצוי DNA אוטומטי מהקווים קבוע פורמלין מוטבע פרפין התייחסות (FFPE) סטנדרטיים תא וניתוח אגל דיגיטלי PCR (ddPCR) כדי לזהות מוטציות נדירות בסביבה קלינית. זיהוי מוטציות בדגימות FFPE מדגים את התועלת הקלינית של ddPCR בדגימות FFPE.
ddPCR is a highly sensitive PCR method that utilizes a water-oil emulsion system. Using a droplet generator, an extracted nucleic acid sample is partitioned into ~20,000 nano-sized, water-in-oil droplets, and PCR amplification occurs in individual droplets. The ddPCR approach is in identifying sequence mutations, copy number alterations, and select structural rearrangements involving targeted genes. Here, we demonstrate the use of ddPCR as a powerful technique for precisely quantitating rare BRAF V600E mutations in FFPE reference standard cell lines, which is helpful in identifying individuals with cancer. In conclusion, ddPCR technique offers the potential to precisely profile the specific rare mutations in different genes in various types of FFPE samples.
ההצטברות של מוטציות גנטיות בגנים רגולטורי מפתח משנה תיכנות תא נורמליות כמו התפשטות תאים, התמיינות, והישרדות, שמוביל לסרטן 1. מסלול קינאז RAS-RAF-MAP מתווך תגובות הסלולר לאותות צמיחה. מוטציות הסרטניות BRAF יכולות לנבוע ממוטציות נהג בגן BRAF, שעלול לגרום לBRAF oncoprotein להפוך פעיל יתר על המידה 2. מוטציות בגן BRAF גם לגרום לאיתות במורד הזרם פעיל יתר על המידה באמצעות MEK וERK 3, אשר, בתורו, מוביל לצמיחת תאים מופרזת והפצה עצמאית של רגולציה בתיווך גורם גדילת 4-6.
מספר כלים זמינים לפרופיל המוטציה בדנ"א, כגון מוטציות V600E BRAF כמותית בזמן אמת ב, קווים קבוע פורמלין מוטבע פרפין התייחסות (FFPE) סטנדרטיים תא על ידי ddPCR. ddPCR היא שיטת PCR מבוסס לכימות מוחלטתמציע דיוק גבוה יותר בהשוואה לזמן האמיתי קונבנציונלי PCR (qPCR) 7,8. ddPCR מספק גם גבוה יותר פתרון כוח ודיוק לגילוי מוטציות נדירות בתבניות DNA, המאפשר חקר סרטן יותר אינפורמטיבי ואבחון 9. יתרונות נוספים של ddPCR על qPCR הקונבנציונלי כוללים רגישות משופרת שלה ודיוק כאשר לומדים מספרי עותק תבנית נמוכה 10-12. במסמך זה, באופן אוטומטי לפרוטוקול חילוץ DNA מהקווים התייחסות FFPE סטנדרטי תא, ואחרי קביעת קיומו או העדרו של מוטציות BRAF V600E ידי ddPCR הוא הוכיח. השימוש בתוכנה לניתוח נתונים וייצוג גרפי של התוצאות גם מתואר. כל ההליך הוא פשוט יחסית ולגמרי תלוי במספר הדגימות שצדודית ומספר מכונות PCR וddPCR קונבנציונליים זמין.
הפרוטוקול הבא מתאר נהלים סטנדרטיים לBR קווי AF-V600E חיובי התייחסות FFPE סטנדרטי תא (HD598, HD593, HD617, HD273 וwildtype (WT)) מתבצע במכשיר אוטומטי לחלוטין באמצעות פרוטוקול רקמות הכנת המערכת (תב"ע). בהמשך לכך, דגימות DNA מבודדות מנותחות לנוכחות מוטציות BRAF V600E באמצעות מערכת ddPCR. ניתוח מוטציה ממוקד מתבצע לאחר כל הדגימות כבר צדודית ונתונים כבר נטענו לתוך תוכנת ניתוח נתונים. תלוי במספר דגימות / קבוצות למדו, ניתוח נתונים עשוי לדרוש מאחד לכמה שעות. הרכיב הניסיוני של המתודולוגיה דורש דיוק בטיפול ב- DNA ובית דגן מטפטף וPipettors, וידאו חינוך מדע יופיטר להסביר יותר על אודות ההקשר של pipetting "> pipetting לתוך 96 צלחות גם, תוך ניתוח נתונים נעשה באמצעות תוכנה.
1. הפקת DNA משורות תאי FFPE ההפניה תקן
הערה: הליך זה, מיצוי DNA בוצע מהקווים התייחסות FFPE סטנדרטיים תא (HD598, HD593, HD617, HD273 וwildtype (WT)) באמצעות ערכת בידוד DNA רקמות FFPE כפי שתואר בפרוטוקול בהמשך. מיצוי DNA אוטומטי הושג על ידי ביצוע הוראות היצרן לסך בידוד DNA.
1.2 פרוטוקול תב"ע
הערה: הכרכים מוצגים בטבלה 1 מתאים למינימום הנדרש כדי לעבד 48 דגימות, וההליךמוצג הוא בהתאם להנחיות תב"ע. לפני תחילת הניסוי להתיישב דגימות FFPE בדואר הצינור על ידי צנטריפוגה ב 600 XG, כדי למנוע אובדן של דגימות במהלך התכנית האוטומטית.
2. DNA מוטצית פרופיל: ddPCR פרוטוקול
הערה: הפרוטוקול לפרופיל ה- DNA מוטציה כולל 3 שלבים עיקריים: 1) דור אגל, 2) הגברה הקונבנציונלית PCR, 3) קריאת אגל ו4) פרופיל המוטציה בדנ"א.
2.1. דור אגל
הערה: Supermix ddPCR הואמומלץ לddPCR, כמו זה תערובת מכילה חומרים כימיים הנדרשים לדור אגל.
2.2. הכנה לPCR
2.3 קריאת אגל (לפי הפרוטוקול המומלץ של היצרן)
שים לב: בעקבות ההגברה PCR של יעד חומצות גרעין בטיפין, מכשיר טיפת קורא מנתח כל טיפה בנפרד באמצעות מערכת זיהוי 2-צבע 13. אנחנו בדרך כלל להגדיר כדי לזהות FAMfluorophores כתב ד ויק.
2.4 פרופיל מוטציה בדנ"א (לפי הפרוטוקול המומלץ של היצרן)
הערה: טיפות PCR חיוביות והשליליות PCR-נספרות לספק quantific המוחלטני של יעד מוטציות BRAF V600E DNA בצורה דיגיטלית, תוך שימוש בתוכנת ניתוח נתונים.
לניתוח ddPCR, למדנו שורות תאי BRAF V600E התייחסות FFPE המוטציה סטנדרטית. קורא הטיפה מתחבר לתוכנת ניתוח נתונים ריצת מחשב נייד. כל טיפה בודדת מוגדרת על הבסיס של משרעת ניאון כמו להיות חיובי או שלילי. התוכנה המסופקת על ידי יצרן גם מאפשרת חיתוך משתמש מוגדר להיות נכנס להגדיר את הסף בין הטיפות החיוביות ושליליות. מספר הטיפות חיוביות ושליליות במדגם משמש לחישוב הריכוז של היעד במונחים של עותקים / μl.
הקרינה זוהתה ומעובדות לתצוגת עלילת פיזור דו-ממדית, תוכנה מותאמת אישית שימשה לצייר שערים מתאימים לכל אשכול נקודות קצה אגל, ומספר הטיפות בתוך כל שער נספר. כפי שניתן לראות באיור 3 א, טיפות מיוצג על ידי נקודות כחולות (אות הקרינה FAM) מעל קו החתך לכל samples (קו ורוד) היו חיובי לV600E BRAF מוטציה. טיפות מיוצגות על ידי נקודות כחולות בBRAF WT (NTC; ליין 2) מדגם יכול להיות בגלל אות שאינה ספציפית (חיובי כוזב). אותות חיוביים כוזבים (BRAF WT) היו מנורמלים עם דגימות מוטציה אחרות. כפי שניתן לראות באיור 3, טיפות WT BRAF מיוצגות על ידי נקודות ירוקות (אות הקרינה ויק). בשני המגרשים, נקודות האפורות בתחתית נחשבות כרקע הקרינה. תדרי אלל מוטנטי הכוללים חושבו באמצעות הנתונים שמוצגים באיור 3C, המבוסס על האחוזים היחסי של WT BRAF ותבניות V600E BRAF זוהו. תוצאות שהושגו ddPCR מכילות את סעיפי אירוע אגל ומחושב wild-type ומולקולת הדנ"א מוטציה סופרת לV600E BRAF (50%, 10%, 5%, 1%, 0.5%, 0.1% ו 0.05%) דגימות מחושבות באמצעות להלן נוסחה הנזכרת.
% מתדירות המוטציה = (Mutantעותק / (wildtype + עותק Mutant)) x 100
בהתאם לכך, מוטציות BRAF V600E זוהו ואומתו עם תקן התייחסות (BRAF WT). תדרי allelic מוטציה BRAF V600E המוגדר של 50%, 10%, 5%, 1%, 0.5%, 0.1% ו 0.05% שמשו לבדיקת הרגישות ושחזור של מערכת ddPCR. מהניתוח שלנו עם ריכוזי מדגם ידועים, אנו מאשרים כי ddPCR הוא מסוגל לזהות נמוך כמו 0.05% ממוטצית BRAF V600E. זיהוי של ספירת מוטציה חיובית כוזבת בNTC או WT עשוי אולי להיות בגלל הידרוליזה בדיקה אינה ספציפית כפי שדווח קודם לכן 14. איתור של יותר משני עותקים במדגם כבר נחשב חיובי ברקמת גידול 15.
איור 1. ייצוג סכמטי מתאר מגיב וטעינת מדגם בהכנה לAUT מכשיר מיצוי DNA omated. מניחים את דגימות מדפים מובילים ולוותר ריאגנטים לשקתות מקבילות כאמור. העסקת פרוטוקול תב"ע אוטומטי התומך בסוגים רבים מדגם, מספקת מדויקת, ותוצאות אמינות עם יעילות מקסימלית. מחדש מודפס באישור אבחון בריאות סימנס. (באדיבות אבחון בריאות סימנס).
איור 2. ייצוג סכמטי של רקמות זרימת העבודה הכנת מערכת להפקת DNA אוטומטית. הליך בידוד DNA אוטומטי לחלוטין לFFPE רקמות סעיפים כוללים צעדים שליליים בחירה של פרפין, הסרת פסולת רקמה וצעדי מבחר חיוביים של מחייב וelution מוצגים. מחדש מודפס באישור אבחון בריאות סימנס. (באדיבות אבחון בריאות סימנס).
ריאגנטים | נפח (מיליליטר) |
תמוגה מאגר | 106 מיליליטר |
הצפת לשטוף 1 | 101 מיליליטר |
הצפת לשטוף 2 | 72 מיליליטר |
הצפת לשטוף 3 | 106 מיליליטר |
הצפת elution | 19 מיליליטר |
חרוזים מגנטיים | 8 מיליליטר |
מאגר FFPE | 15 מיליליטר |
Proteinase K | 3.3 מיליליטר |
טבלת 1. נפח כולל של חומרים כימיים (ערכת תב"ע) הנדרש למיצוי DNA עם 48 דגימות.
שלב רכיבה על אופנייםטמפרטורה | זמן | # מחזורים | |
הפעלת אנזים | 95 מעלות צלזיוס | 10 דקות | 1 |
Denaturation | 94 מעלות צלזיוס | 30 שניות | 40 |
חישול / הרחבה | 60 מעלות צלזיוס | 1 דקות * | |
החזק | 98 מעלות צלזיוס | 10 דקות | 1 |
החזק | 4 מעלות צלזיוס | לנצח | 1 |
* התאם את הגדרות שיעור רמפה ל2-2.5 ° C / sec. השתמש במכסה מחוממת מוגדרת 105 מעלות צלזיוס ולהגדיר את נפח הדגימה עד 40 μl |
2. תנאי thermocycling שולחן הקונבנציונלי PCR
כאן, אנו מדגישים את תחולתו של ddPCR ובידוד DNA מדגימות שורת תאים סטנדרטי התייחסות FFPE להערכת מוטציה הגנטית ספציפית. במחקר זה, שיטת בידוד תב"ע האוטומטית DNA משמשת שניתן להתאים בקלות, אוטומטי, ויכולה להכיל עד 48 מדגמים שונים בו זמנית, מה שמאפשר לניסויים בקנה מידה גדולים יותר והשתנות נמוכה יותר. אחת המגבלות של בידוד DNA בעבודה הנוכחית הוא שכל מדגם FFPE הוא ייחודי, וישתנה אחד אחרת במזהמי משטח, צמחיית חיידקים, ו / או רקע גנטי אנושי. באופן כללי, איכות וכמות ה- DNA חילוץ וההצלחה של ההגברה הדנ"א הגנומי כל תלויות פרמטרים שונים לפני, במהלך ואחרי החילוץ. אלה כוללים, סוג וכמות הרקמה, סוג של מקבע משמש לשימור רקמות, משך הקיבעון, גיל תנאי בלוק ואחסון נפט, כמו גם את אורכו של מקטע DNA הרצוי להיות מנותחת 16. הסרת פרפין מהרקמות היא השלב הקריטי ביותר להפקה מוצלחת כמו פרפין שלא נמס מוביל באיכות דגימה עניה. בדור אגל, יש להקפיד כדי למנוע היווצרות בועה - זה עוד צעד קריטי לזיהוי מוטציה מוצלח. בהתחשב במדגם מדגם וריאציה שעלולה להתעורר בין אוכלוסיות מדגם ומבוסס על המניע של הניסוי, שינויים מסוימים בהליך ייתכן שיידרשו כדי להשיג תוצאה רצויה.
יתרון נוסף הוא שבידוד DNA וddPCR מתבצע באמצעות מערכות אוטומטיות בפרוטוקול זה, ולכן יש שגיאה זניחה והתערבות של משתמש הנדרשת היא מינימאלית מאוד. בידוד כל-הגנום מוגבר DNA מרקמות / תאים מוטבעים פרפין הושג באמצעות מערכת TPS. אחד החסרונות בשימוש במערכת בידוד DNA אוטומטי הוא ש, זה לא יעלה יעיל לשימוש מספר קטן של דוגמאות. במקום STE האוטומטי זהעמ ', הליך בידוד DNA סטנדרטי אחר גם יכול להתבצע עבור דגימות מוגבלות
מחקר שנערך לאחרונה קבע כי אגל באמצעות PCR הדיגיטלי (ddPCR) הוא מסוגל לקבוע את מספר העותק היחסי של לוקוסים הגנומי ספציפיים אפילו בנוכחות של רקמה נורמלית מתמזגת מתקבלת מרקמות FFPE. באמצעות סדרת דילול שליטה, Nadauld, ל 'ואח'. קבע את הגבולות של גילוי (לוד) עבור assay ddPCR ודיווח על הרגישות המשופרת שלה בכמויות מזעריות של דנ"א לעומת זמן אמת סטנדרטי PCR 17. כאן, שורות תאים סטנדרטי התייחסות FFPE משמשות כדי להדגים את יכולת איתור מוטציה של מערכת ddPCR. תוצאות מערכת ddPCR הצביעו על האפשרות לזיהוי תדרי allelic המוטציה נדירים עד מוטציה 0.05%. באופן קולקטיבי, נתונים אלה מצביעים על כך שמערכת ddPCR גם מאפשרת ניתוח כמותי של אחוזי אללים מוטציה שונים והבדלים יחסי במדגם גידול קליני הטרוזיגוטייםים. מספר גדול של דגימות FFPE ניתן לנתח למוטציות גנטיות ספציפיות בו זמנית וזה טכניקה אופטימלית למחקרים גנטיים רחבים אוכלוסייה.
לבסוף, יש לקחת בחשבון כי תדרי המוטציה מיוצגים כאן הם כימות מוחלט ולא צריך להיחשב כערך יחסי של שיעור מוטציות או תדירות. קריאת נתוני ddPCR מספק כימות מוחלט של המוטציה בדנ"א היעד. ערכים אלה יכולים לשמש לאימות תדרי מוטציה של דגימות מוכנות תחת אותו המצב, ורצף על אותו האזור. עם זאת, ערכים מוחלטים אלה לשחזור ויכולים לשמש להשוואת כמותית של הפצת מוטציה ותדירות כאשר פרמטרים אופטימליים נשלטים. לסיכום, ddPCR התפתח לאחרונה ככלי חזק שנותן quantitation המוחלט של חומצות גרעין בדגימות ביופסית FFPE וגם יכול להיות duplexed עם מבחני התייחסות לקביעת או לאריכוזי rmalized תמליל או עותק DNA מספר.
מיונג Ryuri אה, סי יון קים, וצעיר Deug קים הן עובדי מלון האביון CRO.
מחקר זה נתמך על ידי תכנית המחקר ופיתוח לחברה של קרן המחקר הלאומית (NRF), ממומנת על ידי משרד המדע, טכנולוגיות מידע ותקשורת ותכנון עתידי (מענק מס '2013M3C8A1075908).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Hamilton MICROLAB STARlet IVD instrument | Siemens | 10701001 | Automated DNA isolation instrument |
QX200 Droplet Generator | Bio-Rad | 772BR1119 | |
QX200 Droplet Reader | Bio-Rad | 771BR1497 | |
Conventional PCR machine capable of ramp-time adjustment | 621BR17718 | ||
PX1 PCR plate sealer | Bio-Rad | 770BR1575 | |
QuantaSoft software | Bio-Rad | ||
DNA isolation kit | |||
VERSANT Tissue Preparation Reagents Box 1 | Siemens | 10632398 | |
VERSANT Tissue Preparation Reagents Box 1 | Siemens | 10632399 | |
CO-RE tips | Siemens | ||
ddPCR mutation analysis | |||
ddPCR Supermix | Bio-Rad | BR186-3010 | 2X concentration |
DG8 cartridge | Bio-Rad | BR186-4008 | |
Droplet Generator oil | Bio-Rad | BR-186-3005 | |
Gasket | Bio-Rad | BR186-3006 | |
Droplet reader oil | Bio-Rad | BR-186-3004 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved