يصف هذا العمل خطوات إنتاج qPCR جاهز للاستخدام للكشف عن الحمض النووي T. cruzi الذي يمكن تحميله مسبقا على وعاء التفاعل وتخزينه في الثلاجة لعدة أشهر.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا العمل خطوات إنتاج qPCR جاهز للاستخدام للكشف عن الحمض النووي T. cruzi الذي يمكن تحميله مسبقا على وعاء التفاعل وتخزينه في الثلاجة لعدة أشهر.
يعد تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي (qPCR) تقنية حساسة ودقيقة بشكل ملحوظ تسمح بتضخيم كميات دقيقة من أهداف الحمض النووي من العديد من العينات. وقد تم استخدامه على نطاق واسع في العديد من مجالات البحث وحقق التطبيق الصناعي في مجالات مثل التشخيص البشري واختيار السمات في محاصيل الكائنات المعدلة وراثيا (GMO). ومع ذلك ، فإن qPCR ليست تقنية مقاومة للخطأ. قد يؤدي خلط جميع الكواشف في مزيج رئيسي واحد يتم توزيعه لاحقا على 96 بئرا من لوحة qPCR العادية إلى أخطاء المشغل مثل الخلط غير الصحيح للكواشف أو التوزيع غير الدقيق في الآبار. هنا ، يتم تقديم تقنية تسمى الهلام ، حيث يتم استبدال معظم الماء الموجود في المزيج الرئيسي بالكواشف التي تشكل خليط سول جل عند تقديمه إلى فراغ. نتيجة لذلك ، يتم الحفاظ على كواشف qPCR بشكل فعال لبضعة أسابيع في درجة حرارة الغرفة أو بضعة أشهر عند 2-8 درجةمئوية. يتم عرض تفاصيل تحضير كل محلول هنا جنبا إلى جنب مع الجانب المتوقع من تفاعل هلامي مصمم للكشف عن الحمض النووي للأقمار الصناعية T. cruzi (satDNA). يمكن تطبيق إجراء مماثل للكشف عن الكائنات الحية الأخرى. يعد بدء تشغيل qPCR الهلامي أمرا بسيطا مثل إزالة اللوحة من الثلاجة ، وإضافة العينات إلى الآبار الخاصة بها ، وبدء التشغيل ، وبالتالي تقليل وقت إعداد تفاعل اللوحة الكاملة إلى الوقت المستغرق لتحميل العينات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إنتاج تفاعلات PCR الهلامية والتحكم فيها من أجل الجودة على دفعات ، مما يوفر الوقت وتجنب أخطاء المشغل الشائعة أثناء تشغيل تفاعلات PCR الروتينية.
تم اكتشاف مرض شاغاس فيأوائل القرن العشرين في المناطق الريفية في البرازيل ، حيث كان الفقر منتشرا على نطاق واسع 1,2. وحتى اليوم، لا يزال المرض مرتبطا بالمحددات الاجتماعية والاقتصادية للصحة في الأمريكتين. مرض شاغاس ثنائي الطور ، ويتألف من مرحلة حادة ومزمنة. وهو ناتج عن العدوى بطفيلي المثقبية الكروزية ، الذي ينتقل عن طريق ناقلات الحشرات ، أو نقل الدم عبر الطريق الخلقي ، أو الابتلاع الفموي للأغذية الملوثة 3,4.
يمكن إجراء تشخيص مرض شاغاس من خلال ملاحظة الأعراض السريرية (خاصة علامة رومانا) ، والفحص المجهري لطاخة الدم ، والأمصال ، والاختبارات الجزيئية مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الفعلي (qPCR) أو التضخيم متساوي الحرارة4،5،6،7،8،9. تستخدم الأعراض السريرية والفحص المجهري لطاخة الدم في الحالات المشتبه في إصابتها بالعدوى الحادة ، بينما يستخدم البحث عن الأجسام المضادة كأداة فحص في المرضى الذين لا تظهر عليهم أعراض. نظرا لحساسيته وخصوصيته ، فقد تم اقتراح استخدام qPCR كأداة مراقبة للمرضى المزمنين ، للمرضى الحادين الذين يخضعون للعلاج لقياس حمل الطفيلي في الدم ، وكعلامة بديلة للفشل العلاجي6،8،10،11،12 . على الرغم من أنه أكثر حساسية وتحديدا من الاختبارات المتاحة حاليا ، إلا أن qPCR يمنع بشكل فعال من أن يعرف كأدوات تشخيصية في المناطق المحرومة في جميع أنحاء العالم بسبب متطلبات درجات الحرارة المتجمدة للنقل والتخزين13،14،15.
للتحايل على هذه العقبة ، تم استكشاف تقنيات الحفظ مثل التجفيد والهلام16,17. في حين أن التجفيد يوفر الحفظ لسنوات ، فإنه يتطلب كواشف مصنوعة خصيصا دون وجود الجلسرين ، والذي يستخدم عادة لتثبيت / حفظ الإنزيم18. بينما ثبت أن الهلام يوفر الحفظ لعدة أشهر ، فإنه يسمح باستخدام الكواشف العادية19. يتكون محلول الهلام من أربعة مكونات ، لكل منها أدوار محددة في العملية: السكريات trehalose و melezitose تحمي الجزيئات الحيوية أثناء عملية التجفيف عن طريق تقليل جزيئات الماء الحرة في المحلول ، ينتج الجليكوجين مصفوفة واقية أوسع ، ويستخدم ليسين الأحماض الأمينية ككاسح للجذور الحرة لمنع التفاعلات المؤكسدة بين كربوكسيل الجزيء الحيوي ، المجموعات الأمينية والفوسفات. تحدد هذه المكونات خليط سول جل يمنع فقدان البنية الثلاثية أو الرباعية أثناء عملية التجفيف ، مما يساعد على الحفاظ على نشاط الجزيئات الحيوية عند الإماهة19. بمجرد الاستقرار داخل أنابيب التفاعل ، يمكن تخزين التفاعلات لبضعة أشهر عند 2-8 درجة مئوية أو بضعة أسابيع عند 21-23 درجة مئوية بدلا من -20 درجة مئوية العادية. تم بالفعل دمج هذا النهج في الاختبارات المصممة للمساعدة في تشخيص أمراض مثل مرض شاغاس والملاريا وداء الليشمانيات والسل وداء السيكلوسبوريا13،14،15،20.
يصف هذا العمل جميع الخطوات لإعداد الحلول المطلوبة لإجراء الهلام ، والمزالق في العملية ، والجانب النهائي المتوقع من qPCR الهلامي الجاهز للاستخدام داخل شرائط ثمانية أنابيب. يمكن تكييف نفس البروتوكول مع الأنابيب المفردة أو ألواح 96 بئرا. أخيرا ، سيتم عرض اكتشاف الحمض النووي T. cruzi كتشغيل تحكم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تحضير محاليل المخزون وخليط الهلام
ملاحظة: سيتم تحضير أربعة محاليل مخزون (400 ملغم/مل من ميليزيتوز، 400 ملغم/مل من تريهالوز، 0.75 ملغم/مل من اللايسين، و200 ملغم/مل من الجليكوجين) وخلطها وفقا للنسبة المبينة في الجدول 1 لإنتاج خليط الهلام. على الرغم من أن البروتوكول يصف 10 مل من إنتاج حلول المخزون ، إلا أنه يمكن تكييفه لأحجام أقل أو أعلى.
2. تحضير مزيج qPCR الرئيسي للهلام
ملاحظة: في هذه الخطوة ، يتم تحضير مزيج qPCR الرئيسي للهلام. وبالتالي ، لا يضاف الماء إلى المزيج ولكن بدلا من ذلك ، يضاف خليط الهلام (الجدول 2).
3. هلام الكواشف على أوعية التفاعل
4. استخدام qPCR هلامي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ثلاثة من الكواشف التي تشكل خليط الهلام يمكن إذابتها بسهولة عند الدوامة القوية. ومع ذلك ، يتطلب الجليكوجين دوامة دقيقة لضمان ذوبان المسحوق تماما. لسوء الحظ ، تنتج الدوامة القوية الكثير من الفقاعات ، مما يجعل من الصعب تحديد الحجم الفعلي للمحلول (الشكل 1A-B). لذلك ، من الضروري ترك محلول الجليكوجين في الثلاجة حتى ينتقل معظم المحلول المحبوس داخل الفقاعات إلى جسم المحلول الرئيسي. بالنظر إلى بروتوكولات الإنتاج وروتين المختبر ، يتم الاحتفاظ بالأطباق الهلامية في الثل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد أبرزت السنوات الأخيرة الحاجة إلى إيجاد تكنولوجيات أكثر حساسية وتحديدا للمساعدة في تشخيص الأمراض المدارية والمهملة. على الرغم من أهمية الاختبارات الطفيلية (المجهر الضوئي) والاختبارات المصلية للمكافحة الوبائية ، إلا أن لها قيودا ، خاصة فيما يتعلق بالحساسية وقابلية التطبيق في نقطة الرعاية. لطالما استخدمت تقنيات تضخيم الحمض النووي مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل والتضخيم متساوي الحرارة والاختلافات ذات الصلة في البيئات المختبرية ، لكن العقبات التكنولوجية تحول دون استخدامها في البيئات الميدانية. واحدة من العقبات الرئيسية هي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح.
يود المؤلفون أن يعربوا عن امتنانهم لألين بوردا فارياس للمساعدة التقنية في فرن التفريغ ، وكذلك للإدارة في معهد البيولوجيا الجزيئية في بارانا (IBMP ، كوريتيبا ، البرازيل) للسماح بالوصول إلى المعدات المذكورة. تم تمويل هذا العمل جزئيا من خلال منحة CNPq 445954 / 2020-5.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أكياس الطين البنتونيت (منشطة) | Embamat Global Packaging Solutions (برشلونة ، إسبانيا) | 026157 / STD | لا ينبغي الخلط بينه وبين عبوات هلام السيليكا |
| Glycogen | Amersham Bioscience | Cat # US16445 | |
| Lysine | Acros Organic | Cat # 365650250 | |
| Melezitoze | Sigma-Aldrich | Cat # 63620 | |
| ماء | خال من النوكليازالبائع | ||
| Oligonucleotides | البائع | ||
| PCR mastermix | البائع المفضل أو Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP ، كوريتيبا ، البرازيل) | Chagas NAT kit | |
| PCR thermocycler | البائع | ||
| المفضل لفرن التفريغ | Memmert Gmbh | Celsius v10.0 | |
| Trehalose | Sigma-Aldrich | Cat # T9531 | |
| Trypanosoma cruzi | DNA من الطفيليات المزروعة في المنزل ، أو تم شراؤها من البائعين المعتمدين مثل ATCC | ||
| Vacuum oven | Memmert جي إم بي إتش | VO-400 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.