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Digital Polymerase Chain Reaction Assay for la Variation génétique chez un Patient sporadiques de...
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Cancer Research
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JoVE Journal Cancer Research
Digital Polymerase Chain Reaction Assay for the Genetic Variation in a Sporadic Familial Adenomatous Polyposis Patient Using the Chip-in-a-tube Format

Digital Polymerase Chain Reaction Assay for la Variation génétique chez un Patient sporadiques de la polypose adénomateuse familiale en utilisant le Format de puce-in-a-tube

Full Text
11,494 Views
05:58 min
August 20, 2018

DOI: 10.3791/58199-v

Tomoaki Kahyo1, Haruhiko Sugimura1

1Department of Tumor Pathology,Hamamatsu University School of Medicine

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article discusses the application of digital polymerase chain reaction (PCR) for the sensitive detection of single nucleotide variants and DNA copy number variants. It highlights the methodology and implications of using digital PCR in genetic testing, particularly for tumor diagnosis.

Key Study Components

Area of Science

  • Genetics
  • Oncology
  • Diagnostic Techniques

Background

  • Digital PCR allows for high-throughput detection of low-variant allele fractions.
  • This technique is beneficial for detecting mosaicism and in liquid biopsy-based genetic testing.
  • It contributes to precision medicine by enabling the detection of oncogenic mutations with high sensitivity.

Purpose of Study

  • To demonstrate the effectiveness of digital PCR in measuring rare genetic variants.
  • To provide a detailed protocol for implementing this technique.
  • To explore the implications of digital PCR in clinical diagnostics.

Methods Used

  • Preparation of DNA samples and mixing with primers and probes.
  • Electrophoresis for initial DNA analysis.
  • Utilization of a thermal cycler for PCR amplification.
  • Detection of PCR products using fluorescence intensity analysis.

Main Results

  • Successful detection of APC allele variants in patient samples.
  • Variant allele fraction (VAF) calculated by digital PCR was comparable to next-generation sequencing results.
  • Electropheresis confirmed the size of PCR products.
  • Demonstrated the importance of maintaining a clean workspace during the procedure.

Conclusions

  • Digital PCR is a powerful tool for detecting rare genetic variants.
  • This method has significant implications for cancer diagnosis and precision medicine.
  • Proper execution of the protocol is crucial for accurate results.

Frequently Asked Questions

What is digital PCR?
Digital PCR is a technique used to amplify and quantify DNA, allowing for the detection of rare genetic variants with high sensitivity.
How does digital PCR differ from traditional PCR?
Unlike traditional PCR, digital PCR partitions the sample into thousands of individual reactions, enabling precise quantification of low-abundance targets.
What are the applications of digital PCR?
Digital PCR is used in genetic testing, cancer diagnostics, and research involving rare genetic variants.
What is the significance of variant allele fraction (VAF)?
VAF indicates the proportion of a specific variant in a sample, which is crucial for understanding the genetic landscape of tumors.
What precautions should be taken during digital PCR?
Maintaining a clean workspace and following the protocol meticulously are essential to avoid contamination and ensure accurate results.

Numérique d’amplification génique (PCR) est un outil utile pour la détection ultrasensible de variantes de nucléotide et ADN copie numéros variantes. Ici, nous démontrons les considérations clés pour les variants rares dans le génome humain en utilisant la PCR numérique avec le format de puce-in-a-tube de mesure.

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des tests génétiques, telles que la détection du mosaïcisme et les tests génétiques basés sur la biopsie liquide. Le principal avantage de cette technique est la détection à haut débit de la fraction d’allèles de faible variante. Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic des tumeurs, car la détection de mutations oncogéniques à haute sensibilité peut contribuer à la médecine de précision.

Commencez cette expérience en ajoutant 10 L de tampon d’échantillon d’ADN dans les tubes d’une bandelette de 8 tubes. Ajoutez ensuite 1 microlitre d’échelle d’ADN dans le premier tube de la bande de 8 tubes, et un microlitre d’ADN génomique de l’échantillon dans chacun des tubes restants. Utilisez la fixation de microplaque pour mélanger le contenu de la bande de 8 tubes en tourbillonnant pendant une minute.

Placez la bandelette, les pointes de pipette et un appareil à gel dans un instrument d’électrophorèse. Appuyez sur le bouton de démarrage pour démarrer la course. Une fois l’analyse terminée, vérifiez l’électrophérogramme sur l’écran pour confirmer que le marqueur inférieur contenu dans le tampon d’échantillon d’ADN est correctement attribué sur l’électrophérogramme.

Si ce n’est pas le cas, attribuez manuellement le marqueur en mode électrophérogramme du logiciel. Ensuite, dans le mode région du logiciel, spécifiez la région de taille de l’ADN génomique pour calculer automatiquement la concentration d’ADN. Ajoutez des amorces, des sondes et de l’ADN génomique précédemment conçus à une nouvelle bandelette de 8 tubes pour atteindre un volume total de 15 L.

Ajoutez la plate-forme de chargement sur les copeaux intégrés dans la nouvelle bande de 8 tubes, puis placez la bande de tubes dans le chargeur automatique. Assurez-vous qu’il y a un contact entre les copeaux et la plate-forme de chargement. Ensuite, placez un curseur de chargement dans la plate-forme et utilisez un butoir pour maintenir le curseur hors du chargeur.

Pipetez 15 L du mélange PCR près de l’extrémité du curseur, puis appuyez sur le bouton du chargeur pour faire fonctionner le chargeur pendant une minute. Retirez la bande tubulaire du chargeur après le passage et placez-la dans un activateur d’étanchéité. Poussez avec précaution le couvercle coulissant et le bord du couvercle supérieur.

Faites fonctionner l’activateur d’étanchéité pendant environ deux minutes. Si l’étanchéité est incomplète, indiquée par une flaque de liquide, répétez le passage pendant une minute supplémentaire. Ajouter 230 L de liquide d’étanchéité dans les tubes.

Placez la bande tubulaire dans le thermocycleur et exécutez la PCR comme décrit dans le protocole. S’il y a une répartition inégale des cloisons positives, ajustez la température ou la durée de la PCR. Pour détecter et analyser l’intensité de fluorescence des produits de PCR, placez la bande tubulaire sur le gabarit de détection et ajoutez 6 mL d’eau distillée.

Éliminez toutes les bulles d’air visibles à l’aide d’une pointe de pipette. Chargez le gabarit dans le détecteur. Dans le logiciel de détection, sélectionnez les onglets Fluorescence, Expérience, puis Échantillon NTC, puis cliquez sur le bouton RUN pour démarrer l’exécution.

Une fois l’exécution terminée, confirmez le tracé de position, l’histogramme et le nuage de points 2D. Pour recueillir le produit PCR, retirez le liquide d’étanchéité du tube. Ajoutez 100 L de tampon TE et agitez vigoureusement pendant 30 secondes.

Centrifugez brièvement les tubes dans une centrifugeuse de table et procédez comme décrit dans le protocole textuel pour terminer la collecte du produit PCR. Les graphiques de position créés par PCR numérique montrent une fluorescence HEX jaune dans les échantillons de patients et de père, indiquant la présence de la variante T de l’allèle APC, mais pas dans l’absence de contrôle de matrice. Seul l’ADN génomique des patients contient une variante C, comme le montre une fluorescence verte de FAM.

Comme le confirment les diagrammes de dispersion, le patient et le père sont positifs pour HEX, ou variante T, alors que seul le patient présente la présence de la variante C. La fraction d’allèle variante, ou VAF, calculée par DPCR, était de 13,2 %, similaire aux 12,7 % obtenus par le séquençage de nouvelle génération. D’autre part, les VAF des parents et des donneurs sains des patients étaient inférieurs à 0,1 %L’électrophérèse des produits DPCR collectés et concentrés confirme que la taille du fragment prédit est de 123 paires de bases dans l’ADN des patients et des parents. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de garder le banc propre, par exemple en utilisant une unité de filtre de ventilateur.

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Recherche sur le cancer numéro 138 PCR numérique variations génétiques diagnostic moléculaire sonde de fluorescence format de puce-in-a-tube mosaïcisme

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