Method Article
Bu videonun amacı klinik ortamda nadir mutasyonları tespit etmek formalin ile fikse parafine gömülü (FFPE) referans standart hücre hatları ve dijital damlacık PCR (ddPCR) analizden otomatik DNA ekstraksiyon gerçekleştirmek için nasıl göstermektir. FFPE örneklerde mutasyonları tespit edilmesi FFPE örneklerinde ddPCR klinik faydasını ortaya koyar.
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.
Kilit düzenleyici genlerde genetik mutasyon birikimi kanseri 1 giden, hücre proliferasyonu, farklılaşması ve hayatta kalma gibi normal hücre programlamayı değiştirir. RAS-RAF-MAP kinaz yolu, büyüme sinyallerine hücresel tepkileri aracılık eder. Onkogenik BRAF mutasyonlar 2 aşırı aktif olma onkoprotein BRAF neden olabilir BRAF genindeki mutasyonlar sürücüsü, kaynaklanabilir. BRAF genindeki mutasyonlar da sırayla, büyüme faktörü aracılığında düzenlenmesinin 4-6 bağımsız aşırı hücre büyümesi ve çoğalmasına neden, MEK ve ERK 3 aracılığıyla aşırı akış aşağı sinyal ile sonuçlanır.
Bazı araçlar örneğin ddPCR tarafından formalinle sabitlenmiş, parafine gömülmüş (FFPE) referans standardı hücre hatlarında kantitatif gerçek zamanlı BRAF V600E mutasyonlar gibi DNA mutasyonu profil mevcuttur. ddPCR mutlak ölçümü için bir PCR bazlı yöntemGeleneksel kantitatif gerçek zamanlı PCR (qPCR) 7,8 oranla daha yüksek doğruluk sunar. ddPCR aynı zamanda daha detaylı kanser araştırma ve tanı 9 sağlayan DNA şablonları nadir mutasyonların saptanması için güç ve doğruluk çözme daha içerir. Düşük şablon kopya sayıları 10-12 okuyan zaman geleneksel qPCR üzerinde ddPCR ek avantajları geliştirilmiş hassasiyet ve doğruluk içerir. Burada, otomatik ddPCR tarafından BRAF V600E mutasyonların varlığını veya yokluğunu tespit ederek, ardından FFPE referans standardı hücre çizgileri, DNA ekstre için bir protokol olduğunu göstermiştir. Veri analizi ve sonuçlarının grafik bir gösterimi için yazılım kullanımı da tarif edilmektedir. Tüm işlem nispeten basittir ve tamamen profilli numune sayısı ve mevcut klasik bir PCR ve ddPCR makineleri sayısına bağlıdır.
Aşağıdaki protokol BR standart prosedürleri açıklar AF V600E pozitif FFPE referans standardı hücre çizgileri (HD598, HD593, HD617, HD273 ve yabani tipteki (WT)) Doku Hazırlanması System (TPS) protokolü kullanılarak tam otomatik bir cihaz içinde gerçekleştirilir. Ardından, izole edilmiş DNA örnekleri ddPCR sistemi kullanılarak BRAF V600E mutasyonların varlığı için analiz edilir. Tüm örnekler profilli edildikten sonra hedeflenen mutasyon analizi yapılır ve veri veri analiz yazılımı içine yüklendi. Örneklerin sayısına bağlı olarak / grup çalışıldı, veri analizi bir ile birkaç saat gerekebilir. Metodolojinin deneysel bileşeni alınmasında doğruluk gerektirir DNA vesayısal hava Pipetler ve Pipet, pipetleme bağlamında ilgili daha fazla açıklayan bir jove Öğrenim Video "> 96 gözlü plakalara pipetleme veri analiz yazılımı kullanılarak yapılır ise.
FFPE Referans Standart Hücre Hatları 1. DNA Ekstraksiyon
Not: Bu işlem için, DNA izolasyonu, aşağıdaki protokolde tarif edildiği gibi FFPE Doku DNA izolasyon kiti kullanılarak FFPE referans standardı hücre hatları (HD598, HD593, HD617, HD273 ve vahşi tip (WT)) için yapıldı. Otomatik DNA ekstraksiyon toplam DNA izolasyonu için üreticinin yönergelerini izleyerek elde edildi.
1.2 TPS protokolü
Not: Tablo 1 'de gösterilen birimleri 48 numune işleme için gereken minimum karşılık gelir ve prosedür,gösterilen TPS kurallarına uygundur. Deneye başlamadan önce otomatik programı sırasında örneklerin kaybını önlemek için, 600 x g'de santrifüj e-tüp içinde FFPE örnekleri yerleşmek.
2. DNA Mutasyon profil: ddPCR Protokolü
Not: 1) Damlacık nesil 2) Konvansiyonel PCR büyütmesi, 3) Damlacık okuma ve 4), DNA mutasyonu profilleme: DNA mutasyonu profilleme için protokol 3 büyük adımlardan oluşur.
2.1. Damlacık oluşturma
Not: ddPCR Supermix olduğuBu karışım damlacık üretimi için gerekli olan reaktif içerdiğinden, ddPCR için önerilir.
2.2. PCR için Preparasyon
2.3 Damlacık okuma (üreticinin tavsiye ettiği protokole göre)
Not: damlacıklar halinde nükleik asit hedefin PCR amplifikasyonu takiben damla okuyucu cihaz tek bir 2-renk algılama sistemi 13 kullanılarak her damlacık analiz eder. Biz genellikle FAM algılayıp ayarlamakd VIC muhabiri floroforlar.
2.4 DNA mutasyonu profilleme (üreticinin tavsiye ettiği protokole göre)
Not: PCR pozitif ve PCR-negatif damlacıkları mutlak quantific sağlamak için sayılırveri analiz yazılımı kullanılarak dijital formda, hedef BRAF V600E DNA mutasyonlarının asyon.
Bizim ddPCR analizi için, biz BRAF V600E mutasyonu FFPE referans standardı hücre hatları okudu. Damlacık okuyucu dizüstü bilgisayar çalıştıran veri analiz yazılımı bağlanır. Her bir damlacık pozitif ya da negatif olarak flüoresan genlik bazında tanımlanır. Üretici tarafından sağlanan yazılım da kullanıcı tanımlı kesim pozitif ve negatif damlacıklar arasındaki eşiği tanımlamak için girilmesine izin verir. Bir numune, pozitif ve negatif damlacık sayısıdır kopya / ul açısından hedef konsantrasyonunu hesaplamak için kullanılır.
Floresans algılanabilir ve iki boyutlu bir dağılım çizim ekran içine işlenir, özel yazılım, her damlacık uç paneli için uygun bir kapı çizmek için kullanıldı ve her bir kapı içinde damlacıkların sayıldı edildi. Şekil 3A'da gösterildiği gibi, her sampl için cut-off hattı üzerindeki mavi noktalar (FAM floresans sinyali) ile temsil edilen damlacıklarıes (pembe çizgi) mutasyona uğramış BRAF V600E pozitifti. BRAF WT mavi noktalarla temsil damlacıklar (NTC; Lane 2) numune non-spesifik sinyal nedeniyle olabilir (yanlış pozitif). Yanlış pozitif sinyaller (BRAF WT), diğer mutasyon örnekleri ile normalize edildi. Şekil 3B'de gösterildiği gibi, WT BRAF damlacıklar yeşil nokta (VIC floresans sinyali) ile temsil edilmektedir. Her iki bölgede de, en alttaki siyah nokta floresan arka plan olarak kabul edilmektedir. Genel mutant alel frekansları tespit göreli WT BRAF'ın yüzdeleri ve BRAF V600E şablonlara dayalı, Şekil 3C gösterilen veriler kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar ddPCR damlacık olay sayısı ve hesaplanan doğal tipte ve mutant DNA molekülü BRAF V600E (% 50,% 10,% 5,% 1,% 0.5,% 0.1 ve% 0.05) için aşağıdaki kullanılarak hesaplanmıştır örnekleri sayar içeren belirtilen formül.
Mutant frekansı =% 'si (MutantKopya / (Yabani türde + Mutant kopyası)) x 100
Buna göre, BRAF V600E mutasyonu tespit ve referans standardı (BRAF WT) ile doğrulandı. 50,% 10,% 5,% 1,% 0.5,% 0.1 ve% 0.05 ila% Tanımlı BRAF V600E mutasyonu alelik frekanslar ddPCR sisteminin hassasiyet ve tekrarlanabilirlik test etmek için kullanıldı. Bilinen örnek konsantrasyonları ile analizden, biz ddPCR BRAF V600E mutasyonu gibi düşük 0.05 olarak% tespit edebiliyor olduğunu doğruladı. 14 Daha önce bildirildiği gibi NTC veya WT yanlış pozitif mutant sayısının tespiti muhtemelen non-spesifik prob hidrolize olabilir. Bir numunede en az iki kopya algılama tümör dokusunda 15 pozitif olarak kabul edilmiştir.
Aut hazırlık reaktif ve numune yükleme açıklayan Şekil 1. şematik omated DNA ekstraksiyon alet. Bir taşıyıcı raflar örnekleri yerleştirin ve belirtildiği gibi gelen olukları içine reaktifleri dağıtın. Birden örnek türlerini destekler otomatik TPS protokolü, istihdam doğru sunar ve maksimum verimlilik ile güvenilir sonuçlar. Siemens Healthcare Diagnostics izni ile yeniden basılmış. (Siemens Healthcare Diagnostics izniyle).
Otomatik DNA ekstraksiyonu için Doku Hazırlama Sistemi İş Akışı Şekil 2. şematik. FFPE için tam otomatik DNA izolasyon prosedürü gösterilen olumsuz parafin seçimi adımlar, doku enkaz kaldırma ve bağlama ve elüsyon pozitif seçim adımları içeren bölümleri dokular. Siemens Healthcare Diagnostics izni ile yeniden basılmış. (Siemens Healthcare Diagnostics izniyle).
Reaktifler | Hacim (ml) |
Liziz Tamponu | 106 mi |
Yıkama Tampon 1 | 101 ml |
Yıkama Tamponu 2 | 72 mi |
Yıkama Tamponu 3 | 106 mi |
Elüsyon Tamponu | 19 mi |
Manyetik boncuklar | 8 mi |
FFPE tampon | 15 mi |
Proteinaz K | 3,3 mi |
48 örnekleri ile DNA ekstraksiyonu için gereklidir reaktifler Tablo 1. toplam hacmi (TPS Kit) birleştirildi.
Bisiklet Adım | Isı | Zaman | # Döngüleri |
Enzim aktivasyonu | 95 ° C | 10 dakika | 1 |
Denatürasyon | 94 ° C | 30 sn | 40 |
Tavlama / uzatma | 60 ° C | 1 dakika * | |
Tutmak | 98 ° C | 10 dakika | 1 |
Tutmak | 4 ° C | Sonsuza dek | 1 |
* 2-2.5 ° C / sn rampa oranı ayarlarını yapın. 105 ° C olarak ayarlanmış ısıtılmış kapağı kullanın ve 40 ul örnek seviyesini ayarlamak |
Tablo 2. Geleneksel PCR ısıl koşullar
Burada, belirli bir gen mutasyonu değerlendirmesi için FFPE referans standardı hücre çizgisi örneklerinden ddPCR uygulanabilirliğini ve DNA izolasyonu vurgulayın. Bu çalışmada, TPS otomatik DNA izolasyon yöntemi kolayca, otomatik adapte edilebilir kullanılır ve büyük ölçekli deneyler ve alt değişkenliği sağlayan, aynı anda 48 farklı örnekleri kapasitelidir. Mevcut çalışmada DNA izolasyonu sınırlamaları biri her FFPE örnek tektir ve yüzey kirleticiler, mikrobiyal flora birbirlerini değişecektir ve / veya insan genetik arka olmasıdır. Genel olarak, ekstre edilmiş DNA kalitesi ve miktarı ve bütün genomik DNA amplifikasyon başarısı sırasında ve ekstraksiyon işleminden sonra, önce çeşitli parametrelere bağlıdır. Bu, tip ve doku miktarını doku koruması için kullanılan sabitleyici tipi, tespit süresini, parafin bloğu ve saklama koşulları yaşı, hem de arzu edilen DNA segmentinin uzunluğu, analiz edilecek içerir 16. Çözünmemiş parafin kötü örnek kalitesine neden olarak dokudan parafin uzaklaştırılması başarılı çıkarılması için en kritik adımdır. Damlacık oluşturma sırasında, bakım kabarcık oluşumunu önlemek için alınması gereken - bu başarılı mutasyon tespiti için başka önemli bir adımdır. Örnek popülasyonları arasında ortaya çıkan ve deney güdüsü dayalı olabilir varyasyonu örnek numunenin göz önüne alındığında, prosedürde bazı değişiklikler istenilen sonucu elde etmek için gerekli olabilir.
Diğer bir avantajı DNA izolasyonu ve ddPCR Bu protokol otomatik sistemler kullanılarak yapılır, ve dolayısıyla gerekli önemsiz hata ve kullanıcı müdahalesi çok az var. İzolasyon parafine gömülmüş doku / hücrelerden DNA tam genomu ile amplifiye TPS sistemi kullanılarak elde edilmiştir. Otomatik DNA izolasyon sistemi kullanarak dezavantajlarından biri bu örneklerin az sayıda kullanımı maliyet etkin değildir olmasıdır. Bunun yerine otomatik step, diğer standart DNA izolasyon prosedürü, aynı zamanda, sınırlı örnekler için yapılabilecek
Yeni yapılan bir çalışmada kullanarak damlacık dijital PCR (ddPCR) bile FFPE dokulardan elde edilen içiçe normal doku varlığında spesifik genomik lokusların nispi kopya sayısını belirlemek mümkün olduğunu belirtti. Bir kontrol seyreltme serisi kullanarak, Nadauld, L. ve ark. DdPCR deneyi için algılama sınırları (LOD) tayin edildi ve standart gerçek zamanlı PCR 17 ile karşılaştırıldığında DNA az miktarda ilgili geliştirilmiş duyarlılığı rapor etmiştir. Burada, FFPE referans standardı hücre çizgileri ddPCR sisteminin mutasyon tespit etme yeteneğini göstermek için kullanılır. DdPCR sistem sonuçları aşağı% 0.05 mutasyon nadir mutasyon alel frekansları tespit imkanı belirtti. Toplu olarak bu veriler, ddPCR sistemi ayrıca çeşitli değişken allellerinde ve heterozigos klinik tümör numunesinde göreli farklar yüzdeleri kantitatif analiz sağlar göstermektedirs. FFPE örneklerin çok sayıda eş zamanlı olarak, belirli bir gen mutasyonu için analiz edilebilir ve bu nüfusun geniş bir genetik çalışmalar için optimal bir tekniktir.
Son olarak, bu mutasyon sıklığı burada temsil mutlak miktarının ve mutasyon oranı ya da frekans göreli değer olarak kabul edilmemelidir olduğu dikkate alınmalıdır. ddPCR okuma hedef DNA mutasyonu mutlak ölçümü sağlar. Bu değerler, aynı şartlar altında hazırlanan numunelerin mutasyon frekansları doğrulamak için kullanılır ve aynı bölgede dizilenebilmektedir. Bununla birlikte, bu değerler, mutlak tekrarlanabilir ve optimal parametreleri kontrol edildiğinde mutasyon dağılımı ve frekans Kantitatif karşılaştırma için kullanılabilir. Sonuç olarak, son zamanlarda hiçbir ddPCR FFPE ve biyopsi örneklerinde nükleik asitlerin mutlak kantitatif verir ve aynı zamanda da belirlenmesi için referans testleri ile dublekslenebilir sağlam bir araç olarak ortaya çıkmıştırrmalized transkript konsantrasyonları ya da DNA kopya sayısı.
Myung Ryuri Oh, Si Eun Kim ve Young DEUG Kim ABION CRO çalışanlarıdır.
Bu araştırma Science, ICT ve Gelecek Planlaması (Hibe No 2013M3C8A1075908) Bakanlığı tarafından finanse edilen Ulusal Araştırma Vakfı Derneği için Ar-Ge Programı (UÇK) tarafından desteklenmiştir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır