פרוטוקול זה מאפשר זיהוי בעין בלתי של DNA שעבר מוטציה נקודתית בעודף של פי 200 של מולקולות DNA מסוג בר, על ידי ניצול ננו-חלקיקי זהב ומיקרו-חלקיקים פרמגנטיים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מאפשר זיהוי בעין בלתי של DNA שעבר מוטציה נקודתית בעודף של פי 200 של מולקולות DNA מסוג בר, על ידי ניצול ננו-חלקיקי זהב ומיקרו-חלקיקים פרמגנטיים.
הפרוטוקול מתאר בדיקה קולורימטרית בעין בלתי לאיתור מוטציות נקודתיות סומטיות בעודף DNA מסוג פראי. היישום העתידי הצפוי של השיטה הוא זיהוי מוטציות נדירות ב-DNA נטול תאים במחזור מביופסיות נוזליות, עם רלוונטיות באבחון סרטן וריבוד של חולים אונקולוגיים לטיפול מותאם אישית. כהוכחת רעיון, הבדיקה תוכננה לזהות את המוטציה BRAFV600E בגן BRAF, החשובה לזיהוי תת-הקבוצה של חולי מלנומה שיכולים להפיק תועלת מטיפולים ממוקדים עם מעכבי BRAF. עם זאת, ניתן להכליל בקלות בדיקה קולורימטרית זו למוטציות סומטיות אחרות בעלות רלוונטיות קלינית עקב השימוש בבדיקות זיהוי אוניברסליות, ובכך לספק פוטנציאל חזק באבחון אונקולוגי.
הבדיקה מגלה 0.5% מ-BRAFV600E בעודף של BRAFWT DNA, התואם את הרגישות של כמה בדיקות אינסטרומנטליות מסחריות. רגישות כזו רלוונטית מבחינה קלינית למטרות אבחון, ומאפשרת זיהוי מוקדם של חולים רגישים לתרופות. בניגוד לבדיקות מסחריות המבוססות על PCR בזמן אמת, בדיקה זו דורשת מכשור ועיבוד מינימליים, שכן ניתן לבצע אותה על DNA מוגבר עם PCR סטנדרטי (או טכניקות איזותרמיות) ומספקת קריאה בעין בלתי עם תגובה של צינור אחד של כמה צעדים תוך שעה אחת בלבד. נכון לעכשיו, הבדיקה משמשת רק על דגימות DNA סינתטיות. עם זאת, האחרונים תוכננו לחקות דגימה אמיתית המוגברת מ-DNA נטול תאים במחזור הדם, כדי להעדיף את תרגום הבדיקה לאבחון קליני.
מטרת השיטה היא לזהות מוטציות נקודתיות לא מיוצגות בדגימת DNA עם מתודולוגיה מינימלית וקריאה בעין בלתי. המטרה הסופית היא לבצע מבחן הוכחת עקרונות, המתאים ליישומים עתידיים בבדיקות מהירות לאיתור מוטציות סומטיות ב-DNA נטול תאים במחזור (ccf-DNA) (למשל, מדגימות ביופסיית דם) לאבחון מוקדם וניטור סרטן1. מוטציות סומטיות הקשורות לסרטן מייצגות סמן ביולוגי חשוב לסרטן2 ונמצאות בחלק מינורי (אך משתנה מאוד)3 של ccf-DNA, מה שהופך את זיהוין למאתגר4. בחרנו, כמטרה למודל, את המוטציה האונקוגנית BRAFV600E הגורמת להפעלה מכוננת של BRAF קינאז. מוטציה זו קיימת ב-80% מכלל סוגי הסרטן שעברו מוטציה ב-BRAF5 ומיוצגת בדרך כלל רק ב-<1% מה-DNA של הגידולבמחזור 6. זיהוי חולים הנושאים מוטציה זו חשוב מכיוון שהוא מנבא את התגובה הטיפולית למעכבי BRAF. לכן, פותחו מספר שיטות 7,8,9,10 להערכת מצב המוטציה של BRAF, עם רגישויות שנעות בין 0.01% ל-2%.
היתרון העיקרי של שיטה זו על פני השיטות המתקדמות הוא שהזיהוי שלה הוא ללא מכשירים (עין בלתי), בניגוד לזיהוי אינסטרומנטלי של מולקולות פלואורסצנטיות על ידי PCR בזמן אמת. יתרון נוסף הוא יעילותו בהבחנה בין מולקולת DNA אחת שעברה מוטציה בעודף של 200 מולקולות DNA מסוג בר. מקדם אפליה זה של 0.5% עדיף11 או תואם12 לזה של כמה ערכות מבוססות מעבדה או זמינות מסחרית, המבוססות על זיהוי אינסטרומנטלי ולכן הוא רלוונטי ליישומי אבחון קליני. מצד שני, כבדיקת אב טיפוס מעבדה, השיטה מסתמכת על בקרה ידנית של שלבים רגישים לטמפרטורה. עם זאת, מספר השלבים ומשך הזמן הכולל של הבדיקה מוגבלים, מה שהופך את יישומה העתידי במערכות מיקרופלואידיות אוטומטיות לאפשרי.
שיטת הוכחת היתכנות זו פותחה באמצעות מולקולות DNA סינתטיות. לצורך התרגום היעיל שלו למרפאות, יש לאמת אותו באמצעות דגימות מהעולם האמיתי המוגברות מביופסיות הדם של המטופלים. נציין כי תחום היישום העתידי של השיטה אינו מיועד להיות ניתוח ישיר של מטריצות ביולוגיות מורכבות לא מעובדות, כגון נוזלי גוף. מהאחרון, יש לחלץ DNA במתודולוגיות סטנדרטיות, ולאחר מכן להגביר ולטהר אותו. כתוצאה מכך, חומר המוצא לניתוח יהיה תמיד DNA מטוהר ומוגבר, הניתן להשוואה סבירה, מבחינת חומרים מפריעים אפשריים, לדגימת DNA סינתטית, כמו זו המשמשת לפיתוח שיטה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. סינתזה של בדיקות ננו-חלקיקי זהב
2. אפליה קולורימטרית של מוטציה נדירה BRAFV600E
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטה זו שימשה לאיתור מוטציה BRAFV600E בעודף של BRAFwt DNA סינתטי. איור 1 מציג את הפרטים של אסטרטגיית הזיהוי. הבדיקה נותנת תוצאת YES/NO קולורימטרית 17,18 כאשר אדום מתאים לתוצאה חיובית (YES) וצהוב לתוצאה שלילית (NO).
בקצרה, מיקרו-חלקיקים פרמגנטיים סטרפטווידיניים צופו בבדיקות מבחינות ביוטיניליות (DP1) הנושאות מוטציה BRAFV600E . דגימות המטרה שיש לנתח (תערובת של BRAFwt
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ההיבט המרכזי של השיטה הוא היכולת להבחין ב-DNA מטרה בהקשר של עודף של DNA מפריע שאינו מטרה, כאשר DNA יעד ולא מטרה נבדלים רק עבור נוקלאוטיד בודד אחד. לפיכך, תכנון הגשושיות ותנאי ההכלאה הם קריטיים להשגת אפליה רגישה. הבדיקה נועדה להשתמש בבדיקות קולורימטריות אוניברסליות כדי להיות מותאמות לזיהוי כל מוטציה נקודתית מעניינת. עם זאת, ייתכן שיש לבצע אופטימיזציה קלה של תנאי התגובה בכל פעם שזוג בדיקה חדש מתוכנן למוטציה חדשה.
השלב הקריטי היחיד בשיטה הוא שלב 2.17, שבו יש לבצע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לפרופסור סטפנו גוסטינצ'יץ' (Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, IT) על התמיכה המדעית והכספית. המחברים גם מודים לד"ר מאוריציו קונגדו (בית החולים ויטו פאצי, לצ'ה, IT) ולד"ר פאולו טרנטינו (בית החולים ויטו פאצי, לצ'ה, IT) על דיונים מדעיים מועילים. עבודה זו נתמכה חלקית על ידי פרויקט הדגל האיטלקי NanoMax.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Bench Top Centrifuge- Allegra X 30 | Beckman Coulter | A99473 | |
| DL-Dithiothreitol | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, דרמשטאדט, גרמניה | D0632-25G | |
| Dynabeads M-280 סטרפטווידין מיקרו-חלקיקים פרמגנטיים | Invitrogen | 11205D | |
| הידרוקסילאמין סולפט | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, דרמשטאדט, גרמניה | 379913-25G | |
| KDS 100 משאבת מזרק מדור קודם | kdScientific | 789100 | |
| NanoDrop OneC ספקטרופוטומטר | תרמו פישר סיינטיפיק בע"מ, וולת'אם, MA, ארה"ב) | ||
| פוספט מאגר מלח | סיגמא-אולדריץ' / Merck KGaA, דרמשטדט, גרמניה | 806552-500ML | |
| פירס וסחר; TCEP-HCl, ללא שקילה וסחר; פורמט | Thermo Fisher Scientific Inc., וולת'ם, MA, ארה"ב) | A35349 | |
| פוליאתילן גליקול 600 | סיגמא-אולדריץ' / Merck KGaA, דרמשטדט, גרמניה | 202401 | |
| PTFE 0,22 ומיקרו; מסנני m, Fluoropore | Millipore | FGLP04700 | |
| Quant-iT™ OliGreen™ ערכת בדיקת ssDNA | תרמו פישר סיינטיפיק בע"מ, וולת'ם, מסצ'וסטס, ארה"ב) | O11492 | |
| נתרן ציטראט דיהידראט | סיגמא-אולדריץ' / Merck KGaA, דרמשטדט, גרמניה | W302600 | |
| אוליגונוקלאוטידים סינתטיים | Integrated DNA Technologies, Inc. (IDT DNA) | ||
| חומצה טטרכלורואורית (III) | סיגמא-אולדריץ' / Merck KGaA, דרמשטדט, גרמניה | 520918 | |
| בדיקות DNA של פוליט תיולד | טכנולוגיות DNA משולבות, בע"מ (IDT DNA) | ||
| מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM)מיקרוסקופ | JEOL JEM 1011 | ||
| Zetasizer Nano S - מערכת פיזור אור דינמית | Malvern Panalytical |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב