يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تحليل وراثية ترانسثيريتين Ala97Ser الوراثية المتعلقة بالداء النشواني

7.3K مشاهدة

DOI:

10.3791/57743

يونيو 9, 2018

في هذه المقالة

ملخص

هنا، نحن نقدم بروتوكولا لتأكيد وجود طفرة نقطة لتشخيص الداء النشواني ترانسثيريتين وراثية، باستخدام Ala97Ser، أن الطفرة المستوطنة الأكثر شيوعاً في تايوان، على سبيل مثال.

الملخص

الاختبارات الجينية هو الاختبار الأكثر موثوقية ترانسثيريتين وراثية تتعلق بالداء النشواني، وينبغي أن يقوم في معظم الحالات من الداء النشواني ترانسثيريتين (أتتر). ATTR مرض نادر ولكن قاتلة مع تعمل غير المتجانسة؛ ولذلك، في بعض الأحيان تأخر التشخيص. ومع تزايد الاهتمام واعتراف أوسع نطاقا في مظاهرة أوائل ATTR، فضلا عن العلاجات الناشئة، اختبار الدراسات التشخيصية الملائمة، بما في ذلك ترانسثيريتين (بعد) الوراثية، للتأكد من الأنواع وبالتالي فمتغيرات أتتر الأساسية لتحسين التشخيص. التحليلات الجينية بوليميريز سلسلة من ردود الفعل (الاسترداد) أساليب تأكيد وجود الطفرات نقطة بعد أسرع بكثير وأكثر أمنا من الطرق التقليدية مثل الجنوب وصمة عار. هنا، علينا أن نظهر تأكيد الوراثية للطفرة Ala97Ser أتتر، أن الطفرة المستوطنة الأكثر شيوعاً في تايوان. يتضمن البروتوكول أربع خطوات رئيسية: جمع عينات الدم كله واستخراج الحمض النووي والتحليل الجيني لجميع exons بعد أربعة مع بكر، وتسلسل الحمض النووي.

المقدمة

ترانسثيريتين (بعد) الداء النشواني (أتتر) هو الشكل الأكثر شيوعاً للداء النشواني الجهازية وراثية1، ويمكن أن يكون سببها طفرة موروثة المهيمن جسمية في الجينات ترانسثيريتين (بعد)2. الطفرات بعد زعزعة استقرار هيكل البروتين تيتراميريك ويؤدي إلى الانفصال عن إلى مونومرات أن يعيد إلى ييفات اميلويد2. وكانت الطفرات بعد أميلويدوجينيك أكثر من 1001المبلغ عنها في جميع أنحاء العالم. تأكيد وجود طفرة نقطة بعد التحاليل الجينية بوليميريز سلسلة من ردود الفعل (الاسترداد) أساليب والمزايا بما في ذلك تجنب التعامل مع تحقيقات المسمى إشعاعيا بالمقارنة بوصمة عار الجنوبي3. بكر هو تقنية سريعة، سهلة ورخيصة ويمكن الاعتماد عليها الذي تم تطبيقه في العديد من المجالات في العلوم الحديثة4.

التشخيص المبكر لهذا المرض تقدمية وفادح يشكل تحديا نظراً لتغاير المظهرية لها. مع تزايد اهتمام واعتراف أوسع نطاقا في مظاهرة أوائل ATTR، فضلا عن العلاجات الناشئة5، ولذلك الدراسات التشخيصية الملائمة بما في ذلك الاختبار الوراثي بعد الأهمية الأساسية لتحسين التشخيص. وعلاوة على ذلك، ترتبط طفرات مختلفة مع penetrance مختلفة لسمة، وسن، وأنماط التقدم، شدة المرض، ومتوسط البقاء على قيد الحياة، ونجاعة لزرع الكبد، أو بعد مثبتات2،6، و درجات متفاوتة من مشاركة الجهاز العصبي والقلب، التي لها آثار كبيرة على المشورة الوراثية7،،من89. وإلى جانب ذلك، اختبار وراثية دقيقة للغاية هو الأداة الوحيدة التي تميز نوعين متميزين من ATTR: وراثية (المسخ) ونوع البرية (النموذج غير متحولة، خرف الجهازية الداء النشواني، وزارة الصحة)7. من الضروري التأكد من أنواع أتتر، لأن العلاجات تختلف على نطاق واسع2. ولذلك، ثمة ضرورة متزايدة لوصف البروتوكول التدرجي للاختبار الجيني بعد.

سوف يتضح النهج الجزيئية للكشف عن الطفرات استخدام Ala97Ser، أن الطفرة المستوطنة الأكثر شيوعاً في تايوان، على سبيل مثال. تقليل كمية الحلول الثلاثة تستخدم التعديلات في الخطوة استخراج الحمض النووي وينتج كمية كافية من الحمض النووي. في هذا البروتوكول، حللت جميع exons بعد أربعة، بينما المناطق بما في ذلك 5 'المنبع، 3' المصب، والمروجين، إينترونس، والمناطق غير مترجمة (UTR) كانت غير متسلسلة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

أجريت تجارب أجريت في المختبر وفقا للمتطلبات من السريرية المختبر تحسين التعديلات (العملية) لعام 1988، النظام الذي أقرته "المؤسسية استعراض المجلس تشانغ الأمنيون التذكارية المستشفى" و جامعة (ترخيص رقم 100-4470A3 و 104-2462A3). تم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المرضى.

1. جمع عينات الدم

  1. جمع الدم كله إلى أنابيب يدتا المعالجة المتاحة تجارياً. المزيج بلطف وتخزين عينات الدم في 4 درجات مئوية حتى التجهيز.

2-استخراج الحمض النووي من الدم المحيطي

استخدام "أدوات استخراج الحمض النووي" لاستخراج الحمض النووي الجينوم (انظر الجدول للمواد).

  1. أضف 10 مل من 1 الحل إلى عينة الدم مل 4.0. احتضان العينة على الجليد لمدة 10 دقائق.
  2. الطرد المركزي العينة في 2,000 س ز لمدة 5 دقائق في 4 درجات مئوية. إزالة وتجاهل المادة طافية بعناية. ريسوسبيند بيليه في 3 مل من 1 الحل.
  3. الطرد المركزي العينة في 2,000 س ز لمدة 5 دقائق في 4 درجات مئوية مرة أخرى وتجاهل المادة طافية. ريسوسبيند بيليه في 3 مل من 2 الحل.
  4. إضافة 10 ميليلتر برنس الأسهم إلى حل (225 مغ/مل) للحصول على تركيز نهائي من 100 ميكروغرام/مل ومزيج جيد. احتضان عند 37 درجة مئوية بين عشية وضحاها.
  5. تشيل الأنبوب على الجليد ل 10 دقيقة إضافة 0.8 مل 3 الحل للعينة وعكس 3-5 مرات. وضع عينة على الجليد لمدة 5 دقائق.
  6. الطرد المركزي العينة في 3,000 ز س لمدة 15 دقيقة في 4 درجات مئوية. نقل المادة طافية بعناية إلى أنبوب الطرد مركزي مخروطية عقيمة 15 مل.
  7. إضافة 6 ميليلتر رناسي حل الأسهم (10 مغ/مل) للحصول على تركيز نهائي 20 ميكروغرام/مل. احتضان في 37 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
  8. إضافة 2.5 مل من كحول الأيزوبروبيل ومزيج دقيق بعكس بلطف عدة مرات يعجل بالحمض النووي (سوف تشكل خيوط مادة بيضاء، ندفا). استخدام بيبيت كبيرة تتحمل، نقل مرسب الحمض النووي لأنبوب الطرد مركزي 1.5 مل جديدة.
  9. أجهزة الطرد المركزي في 12,000 س ز لمدة 3 دقائق في 4 درجات مئوية. تجاهل المادة طافية بعناية. بيليه "يغسل الحمض النووي" عن طريق إضافة 500 ميليلتر من الإيثانول 70%.
  10. الطرد المركزي في 12,000 س ز لمدة 1 دقيقة وتجاهل المادة طافية. الهواء الجاف بيليه الحمض النووي في درجة حرارة الغرفة. إضافة 100 ميليلتر من ddH2س واحتضان عند 65 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة ريسوسبيند الحمض النووي.

3-الحمض النووي الكمي

استخدام جهاز المطياف الضوئي (انظر الجدول للمواد) للكشف عن كمية ونوعية الحمض النووي.

  1. تسجيل الدخول إلى الكمبيوتر المرفق بالجهاز جهاز المطياف الضوئي. قم بفتح البرنامج.
  2. تهيئة الجهاز جهاز المطياف الضوئي:
    1. انقر فوق "الحمض النووي" على برنامج جهاز المطياف الضوئي.
    2. تنظيف قاعدة التمثال بمسح الورق القابل للصرف والمياه النقية.
  3. فارغة جهاز المطياف الضوئي:
    1. تحميل 2 ميليلتر لتنقية المياه على قاعدة التمثال.
    2. خفض الذراع العلوي لجهاز المطياف الضوئي وانقر فوق "فارغة" معايرة.
    3. عندما يتم ذلك، رفع القسم العلوي من الذراع والجاف لقاعدة التمثال مع مسح.
  4. قياس العينة:
    1. انقر فوق "الحمض النووي-50" على نوع العينة.
    2. تحميل 2 ميليلتر من عينات الحمض النووي على قاعدة التمثال.
    3. خفض الذراع العلوي وانقر فوق "إجراء" لقياس نسبة A260/A280 وتركيز العينة.
    4. تنظيف قاعدة التمثال الفترات الفاصلة بين كل تشغيل مع مسح وتنقية المياه.
  5. انقر فوق "Print Screen" لجمع البيانات.

4-الوراثية تحاليل الطفرات

تضخيم الحمض النووي الهدف مع بكر4. إجراء PCR في رد فعل 25 ميليلتر استخدام بوليميراز الدنا من المخلوط كيت (انظر الجدول للمواد). ويبين الجدول 1 الجينات بعد الإشعال إينترونيك.

الجيناتتسلسل التمهيدي
Exon1واو: 5 '-تكاجاتجكاججاتاجك-3'
R: 5 '-جكااجكتجاجاجتكاك-3'
Exon2واو: 5 '-تكتجتتكجكتككاجاتتك-3'
R: 5 '-تكتاككاجتجاجججكاا-3'
Exon3واو: 5 '-جتجتاجتجتججججتجت-3'
R: 5 '-تجاجتاااكتجتجكاتتككتج-3'
Exon4واو: 5 '-جاكتككجتجتكاجتكات-3'
R: 5 '-جكجتكتجكككاجاتاكتت-3'

الجدول 1. بعد الجينات الإشعال إينترونيك. (نكبي مرجع التسلسل: NC_000018.10)

  1. إضافة الكواشف في الجدول 2 إلى أنبوب بكر 0.2 مل.
المكوناتوحدة التخزين (ميليلتر)التركيز النهائي
10 × المخزن المؤقت2.5س 1
مجكل2 (25 مم)1.51.5 مم
360 GC محسن1-
بوليميراز الدنا 3600.2يو 2/رد فعل
دنتب ميكس (25 مم في كل)22 مم
التمهيدي و (10 ميكرون)10.4 ميكرومتر
التمهيدي R (10 ميكرون)10.4 ميكرومتر
الحمض النووي (100 نانوغرام)2
المياه PCR-الصف13.8-
الحجم الإجمالي25-

الجدول 2. [بكر] رد فعل الظروف.

  1. المزيج بلطف وإيجاز الطرد المركزي المعني الطرد مركزي benchtop إلى جمع كافة مكونات إلى الجزء السفلي من الأنبوب. ضع الأنبوبة في ثيرموسيكلير.
  2. إجراء PCR لدورات 30. تتألف كل دورة من خطوة تمسخ لمدة 30 ثانية في 94 درجة مئوية، التمهيدي الصلب لمدة 30 s في 58 درجة مئوية، وتمديد بوليميريز ل 45 s عند 72 درجة مئوية (انظر الجدول 3).
الخطوةدرجة الحرارة (درجة مئوية)الوقتدورة
تمسخ الأولى955 دقيقة1
الخطوة تمسخ الحمض النووي9430 sدورات 30
الخطوة انلينغ التمهيدي5830 sدورات 30
خطوة التمديد بوليميراز7245 sدورات 30
وظيفة استطالة خطوة7210 دقيقة1
نهاية بكر ركوب الدراجات4إلى أجل غير مسمى

الجدول 3. ركوب الدراجات الشروط لتضخيم منتجات PCR.

  1. التحقق من صحة المنتج بكر بتصور مع هلام التفريد:
    1. تحضير هلام 1.2% [اغروس]:
      1. مزيج من 1.2 غرام مسحوق [اغروس] مع 100 مل 0.5 x TBE في قارورة البروكولي. الميكروويف لمدة 2 دقيقة حتى يذوب تماما [اغروس]. يبرد الخليط [اغروس] إلى 55 درجة مئوية.
      2. إضافة 2 ميليلتر لحل اثيديوم بروميد (10 مغ/مل) إلى الخليط [اغروس] وتخلط برفق. تصب الخليط [اغروس] هلام صينية إلى حوالي 5-7 ملم، ثم إضافة comb(s) في المكان. تتيح له أن يصلب (30 دقيقة على الأقل) وإزالة comb(s) بعناية.
    2. تحميل عينات وتشغيلها [اغروس] هلام:
      1. ضع جل وصينية في الخلية التفريد. تعبئة الخلية التفريد مع 0.5 x TBE حتى يتم تغطية الهلام.
      2. تحميل بدقة 2 ميليلتر الحمض النووي bp 100 سلم (انظر الجدول للمواد) في حارة واحدة من الجل كعلامة الحجم الجزيئي. تحميل صبغ/عينة خليط (5 ميليلتر من مزيج المنتجات PCR مع 1 ميليلتر 6 × تحميل صبغ) في حارات إضافية.
      3. قم بتشغيل وحدة الإمداد بالطاقة. تشغيل هلام لمدة 25 دقيقة في 100 V.
      4. إزالة الجل من الخلية التفريد. تصور الشظايا من الحمض النووي تحت ضوء في نظام تصوير الأشعة فوق البنفسجية.

5. تسلسل الحمض النووي

  1. تنقية منتجات PCR باستخدام مجموعة أدوات تجارية وتسلسل تجارياً أو مع المنظم تلقائي (انظر الجدول للمواد).
  2. تقديم تسلسل النوكليوتيدات إلى الخادم "الانفجار نكبي" ومقارنة الاستعلام النوكليوتيدات ل قواعد البيانات النوكليوتيدات10. بعد أن يتم عرض النتائج، إجراء تسلسل التحالفات وتحديد الطفرة المتوقعة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

[اغروس] هلام التفريد اثنين من المرضى وإحدى العصابات كشفت الفردية صحية من الأحجام المتوقعة، بما في ذلك منتج PCR bp 454 إكسون 4 الجينات بعد (الشكل 1).

figure-results-1
الشكل 1 . التفريد جل يصور بكر تضخيم الجينات بعد. عادي: صحة فرد. 100 م: لين bp سلم الحمض النووي كعلامة الحجم الجزيئي. حارات...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

هناك اثنين من الخطوات الحاسمة ضمن البروتوكول. أولاً، ينبغي أن تكون عينة هيموديلوتيد من أجل الحصول على عدد كاف من خلايا الدم البيضاء، تجنب11. ثانيا، استخدام المناسبة [بكر] كبسولة تفجير أساسي للحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها12. استخدمنا أداة ويب التمهيدي--انفجار لتصميم4،كبسولة تفجير13؛ ينبغي أن تغطي الحد أدنى من 40 قاعدة أزواج على كل جانب من exons بعد أربعة. ونحن أيضا تشغيل الانفجار على نكبي للتحقق من خصوصية الإشع...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

شكر وتقدير

نود أن نشكر الآنسة وو شين-متعة لمساعدة لها في التجارب. وأيد هذه الدراسة بمنحه من "تشانغ الأمنيون برنامج البحوث الطبية" (CMRPG3C0371، CMRPG3C0372، CMRPG3C0373) والكندي 100-4470A3، 104-2462A3، تايوان.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الأنابيب المعالجة ب EDTA BD
DNA ExtractionKit Stratagen200600
NanoDrop ND2000 مقياس الطيف الضوئي   ؛Thermo Fisher ScientificNanoDrop 2000
مساحات مهمة حساسةKimberly-ClarkKimtech Science Kimwipes
AmpliTaq Gold 360 DNA Polymerase Kitأنظمة حيوية تطبيقية4398823
TTR جين intronic primers  Exon1F: 5'-TCAGATTGGCAGGGATAAGC-3'
Exon1R: 5'-GCAAAGCTGGAAGGAGTCAC-3'
Exon2F: 5'-TCTTGTTTCGCTCCAGATTTC-3'
Exon2R: 5'-TCTACCAAGTGAGGGGCAAA-3'
Exon3F: 5'-GTGTTAGTTGGTGGGGGT-3'
Exon3R: 5'-TGAGTAAACTGTGCATTTCCTG-3'
Exon4F: 5'-GACTTCCGGTGGTCAGTCAT-3'
Exon4R: 5'-GCGTTCTGCCCAGATACTTT-3'
thermocyclerالتطبيقات الحيويةنظام GeneAmp PCR 9700
خلية الرحلان الكهربائي سلم الحمض النووي ADVANCEMupid-2plus
ProtechPT-M1-100
صبغBioLabsB7021
AlphaImager ECAlpha InnotechAlphaImager EC
التسلسل التلقائي  للأنظمة الحيويةالتطبيقية 3730xl
محلل الحمض النووي

المراجع

  1. Planté-Bordeneuve, V., Said, G. Familial amyloid polyneuropathy. The Lancet Neurology. 10 (12), 1086-1097 (2011).
  2. Planté-Bordeneuve, V., et al. Long-term treatment of transthyretin familial amyloid polyneuropathy with tafamidis: a clinical and neurophysiological study. Journal of Neurology. 264 (2), 268-276 (2017).
  3. Nichols, W. C., Benson, M. D. Hereditary amyloidosis: detection of variant prealbumin genes by restriction enzyme analysis of amplified genomic DNA sequences. Clinical Genetics. 37 (1), 44-53 (1990).
  4. Lorenz, T. C. Polymerase Chain Reaction: Basic Protocol Plus Troubleshooting and Optimization Strategies. Journal of Visualized Experiments. (63), e3998(2012).
  5. Hsu, H. C., et al. Phenotypic expressions of hereditary Transthyretin Ala97Ser related Amyloidosis (ATTR) in Taiwanese. BMC Neurology. 17 (1), 178(2017).
  6. Barroso, F. A., et al. Long-term safety and efficacy of tafamidis for the treatment of hereditary transthyretin amyloid polyneuropathy: results up to 6 years. Amyloid. 24 (3), 194-204 (2017).
  7. Rapezzi, C., et al. Disease profile and differential diagnosis of hereditary transthyretin-related amyloidosis with exclusively cardiac phenotype: an Italian perspective. European Heart Journal. 34 (7), 520-528 (2013).
  8. Mariani, L. L., et al. Genotype-phenotype correlation and course of transthyretin familial amyloid polyneuropathies in France. Annals of Neurology. 78 (6), 901-916 (2015).
  9. Hammarström, P., Jiang, X., Hurshman, A. R., Powers, E. T., Kelly, J. W. Sequence-dependent denaturation energetics: A major determinant in amyloid disease diversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, suppl 4 16427-16432 (2002).
  10. Johnson, M., Zaretskaya, I., Raytselis, Y., Merezhuk, Y., McGinnis, S., Madden, T. L. NCBI BLAST: a better web interface. Nucleic Acids Research. 36, Web Server issue 5-9 (2008).
  11. Fox, A. J., et al. Next generation sequencing for the detection of actionable mutations in solid and liquid tumors. Journal of Visualized Experiments. (115), (2016).
  12. Date, Y., Nakazato, M., Kangawa, K., Shirieda, K., Fujimoto, T., Matsukura, S. Detection of three transthyretin gene mutations in familial amyloidotic polyneuropathy by analysis of DNA extracted from formalin-fixed and paraffin-embedded tissues. Journal of the Neurological Sciences. 150 (2), 143-148 (1997).
  13. Ye, J., Coulouris, G., Zaretskaya, I., Cutcutache, I., Rozen, S., Madden, T. L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 13, 134(2012).
  14. Green, M. R., Sambrook, J. Molecular cloning: A laboratory manual. , Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, N.Y. (2012).
  15. Buckingham, L., Flaws, M. L. Molecular diagnostics: Fundamentals, methods, and clinical applications. , F.A. Davis Co. Philadelphia. (2012).
  16. Tan, S. C., Yiap, B. C. DNA, RNA, and Protein Extraction: The Past and The Present. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2009, (2009).
  17. Rapezzi, C., et al. Systemic cardiac amyloidoses: disease profiles and clinical courses of the 3 main types. Circulation. 120 (13), 1203-1212 (2009).
  18. Gertz, M. A., Dispenzieri, A., Sher, T. Pathophysiology and treatment of cardiac amyloidosis. Nature Reviews Cardiology. 12 (2), 91-102 (2015).
  19. Vrana, J. A., et al. Clinical diagnosis and typing of systemic amyloidosis in subcutaneous fat aspirates by mass spectrometry-based proteomics. Haematologica. 99 (7), 1239-1247 (2014).
  20. Nakamura, M., et al. Identification of a new transthyretin variant (Ile49) in familial amyloidotic polyneuropathy using electrospray ionization mass spectrometry and nonisotopic RNase cleavage assay. Human Heredity. 49 (4), 186-189 (1999).
  21. Ueda, M., Ando, Y. Recent advances in transthyretin amyloidosis therapy. Translational Neurodegeneration. 3, 19(2014).
  22. Brown, E. E., et al. Genetic testing improves identification of transthyretin amyloid (ATTR) subtype in cardiac amyloidosis. Amyloid. 24 (2), 92-95 (2017).
  23. Tasaki, M., et al. Rapid detection of wild-type and mutated transthyretins. Annals of Clinical Biochemistry. 53 (4), 508-510 (2015).
  24. Plante-Bordeneuve, V., et al. Diagnostic pitfalls in sporadic transthyretin familial amyloid polyneuropathy (TTR-FAP). Neurology. 69 (7), 693-698 (2007).
  25. Hsu, J. L., et al. A prospective, observational study of patients with uncommon distal symmetric painful small-fiber neuropathy. PLoS ONE. 12 (9), 0183948(2017).
  26. Salvi, F., Pastorelli, F., Plasmati, R., Bartolomei, I., Dall'Osso, D., Rapezzi, C. Genotypic and phenotypic correlation in an Italian population of hereditary amyloidosis TTR-related (HA-TTR): Clinical and neurophysiological aids to diagnosis and some reflections on misdiagnosis. Amyloid. 19, suppl 1 58-60 (2012).
  27. Suhr, O. B., Lundgren, E., Westermark, P. One mutation, two distinct disease variants: Unravelling the impact of transthyretin amyloid fibril composition. Journal of Internal Medicine. 281 (4), 337-347 (2017).
  28. Vilà-Rico, M., et al. Quantitative analysis of post-translational modifications in human serum transthyretin associated with familial amyloidotic polyneuropathy by targeted LC-MS and intact protein MS. Journal of Proteomics. 127, 234-246 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

TTR Ala97Ser