העבודה הנוכחית מתארת את השלבים לייצור qPCR מוכן לשימוש עבור זיהוי DNA T. cruzi שניתן לטעון מראש על כלי התגובה ולאחסן במקרר במשך מספר חודשים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
העבודה הנוכחית מתארת את השלבים לייצור qPCR מוכן לשימוש עבור זיהוי DNA T. cruzi שניתן לטעון מראש על כלי התגובה ולאחסן במקרר במשך מספר חודשים.
PCR בזמן אמת (qPCR) היא טכניקה רגישה ומדויקת להפליא המאפשרת להגביר כמויות זעירות של מטרות חומצות גרעין משלל דגימות. הוא היה בשימוש נרחב בתחומי מחקר רבים והשיג יישום תעשייתי בתחומים כגון אבחון אנושי ובחירת תכונות בגידולים של אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMO). עם זאת, qPCR אינה טכניקה חסינת שגיאות. ערבוב כל הריאגנטים לתערובת ראשית אחת המופצת לאחר מכן על 96 בארות של צלחת qPCR רגילה עלול להוביל לטעויות מפעיל כגון ערבוב שגוי של ריאגנטים או חלוקה לא מדויקת לבארות. כאן מוצגת טכניקה הנקראת ג'ליפיקציה, לפיה רוב המים הנמצאים בתערובת האב מוחלפים על ידי ריאגנטים היוצרים תערובת סול-ג'ל כאשר הם מוגשים לוואקום. כתוצאה מכך, ריאגנטים qPCR נשמרים ביעילות במשך כמה שבועות בטמפרטורת החדר או כמה חודשים ב 2-8 oC. פרטים על הכנת כל פתרון מוצגים כאן יחד עם ההיבט הצפוי של תגובה ג'לסית שנועדה לזהות דנ"א לווייני T. cruzi (satDNA). הליך דומה יכול להיות מיושם כדי לזהות אורגניזמים אחרים. התחלת ריצת qPCR ג'ל היא פשוטה כמו הוצאת הצלחת מהמקרר, הוספת הדגימות לבארות המתאימות והתחלת הריצה, ובכך להקטין את זמן ההתקנה של תגובת צלחת מלאה לזמן שלוקח לטעון את הדגימות. בנוסף, ניתן לייצר ולשלוט בתגובות PCR ג'לריות לאיכות בקבוצות, ובכך לחסוך זמן ולהימנע מטעויות נפוצות של המפעיל תוך הפעלת תגובות PCR שגרתיות.
מחלת צ'אגאס התגלתה בתחילת המאהה-20 באזורים הכפריים של ברזיל, שם העוני היה נפוץ 1,2. גם כיום, המחלה ממשיכה להיות קשורה לגורמים חברתיים וכלכליים של בריאות ביבשת אמריקה. מחלת צ'אגאס היא דו-פאזית, המורכבת משלב חריף וכרוני. זה נגרם על ידי זיהום על ידי טפיל Tripanosoma cruzi, להיות מועבר על ידי וקטורים חרקים, עירויי דם דרך נתיב מולד, או בליעה אוראלית של מזון מזוהם 3,4.
אבחון של מחלת Chagas יכול להיעשות באמצעות תצפית של סימפטומים קליניים (במיוחד סימן Romaña), מיקרוסקופיה כתם דם, סרולוגיה, ובדיקות מולקולריות כגון PCR בזמן אמת (qPCR) או הגברה איזותרמית 4,5,6,7,8,9. תסמינים קליניים ומיקרוסקופיה של מריחת דם משמשים במקרים חשודים של זיהומים חריפים, בעוד החיפוש אחר נוגדנים משמש ככלי סינון בחולים אסימפטומטיים. בשל רגישותו וספציפיותו, הוצע כי qPCR ישמש ככלי ניטור לחולים כרוניים, לחולים אקוטיים העוברים טיפול המודד את עומס הטפילים בדם, וכסמן פונדקאי לכישלון טיפולי 6,8,10,11,12 . למרות שהוא רגיש וספציפי יותר מהבדיקות הזמינות כיום, qPCR נמנע למעשה מלהיות מוכר ככלי אבחון באזורים מוחלשים ברחבי העולם בשל הדרישה להקפאת טמפרטורות להובלה ואחסון13,14,15.
כדי לעקוף מכשול זה, נחקרו טכניקות שימור כגון ליופיליזציה וג'ליפיקציה16,17. בעוד שליאופיליזציה מספקת שימור במשך שנים, היא דורשת ריאגנטים מיוצרים במיוחד ללא נוכחות של גליצרול, המשמש בדרך כלל לייצוב/שימור אנזימים18. אמנם הודגם כי ג'ליפיקציה מספקת שימור במשך חודשים, אך היא מאפשרת שימוש בריאגנטיםרגילים 19. תמיסת הג'ליפיקציה מורכבת מארבעה מרכיבים, שלכל אחד מהם תפקידים ספציפיים בתהליך: הסוכרים טרהלוז ומלזיטוז מגנים על הביומולקולות בתהליך הדסיקציה על ידי הפחתת מולקולות מים חופשיים בתמיסה, גליקוגן מייצר מטריצת הגנה רחבה יותר, וחומצת האמינו ליזין משמשת כמנטרלת רדיקלים חופשיים כדי לעכב את התגובות המחמצנות בין קרבוקסיל של הביומולקולה, קבוצות אמינו ופוספטים. רכיבים אלה מגדירים תערובת סול-ג'ל המונעת את אובדן המבנה השלישוני או הרבעוני במהלך תהליך הייבוש, ובכך מסייעים בשמירה על פעילות הביומולקולות עם התייבשות19. לאחר התייצבותן בתוך צינורות התגובה, ניתן לאחסן את התגובות במשך מספר חודשים בטמפרטורה של 2-8 מעלות צלזיוס או מספר שבועות בטמפרטורה של 21-23 מעלות צלזיוס במקום 20 מעלות צלזיוס רגילות. גישה זו כבר שולבה בבדיקות שנועדו לסייע באבחון מחלות כגון מחלת צ'אגאס, מלריה, לישמניאזיס, שחפת וציקלוספוריזיס13,14,15,20.
העבודה הנוכחית מתארת את כל השלבים להכנת הפתרונות הנדרשים להליך הג'ליפיקציה, את המלכודות בתהליך ואת ההיבט הסופי הצפוי של qPCR ג'ל מוכן לשימוש בתוך רצועות של שמונה צינורות. ניתן להתאים את אותו פרוטוקול לצינורות בודדים או לצלחות 96 בארות. לבסוף, זיהוי הדנ"א של T. cruzi יוצג כריצת בקרה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת תמיסות מלאי ותערובת ג'ליפיקציה
הערה: ארבעה תמיסות מלאי יוכנו (400 מ"ג/מ"ל של מלזיטוז, 400 מ"ג/מ"ל של טרהלוז, 0.75 מ"ג/מ"ל של ליזין ו-200 מ"ג/מ"ל של גליקוגן) ויתערבבו בהתאם לשיעור המוצג בטבלה 1 כדי לייצר את תערובת הג'ליפיקציה. למרות שהפרוטוקול מתאר 10 מ"ל של ייצור פתרונות מלאי, ניתן להתאים אותו לנפחים נמוכים או גבוהים יותר.
2. הכנת תערובת מאסטר qPCR לג'לציה
הערה: בשלב זה, מכינים את תערובת המאסטר qPCR לג'לציה. לפיכך, לא מוסיפים מים לתערובת אלא מוסיפים את תערובת הג'ליפיקציה (טבלה 2).
3. ג'ליפיקציה של הריאגנטים על כלי התגובה
4. שימוש ב-qPCR ג'ל
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלושה מהריאגנטים היוצרים את תערובת הג'ליפיקציה מתמוססים בקלות במערבולת נמרצת. עם זאת, גליקוגן דורש מערבולות זהירות כדי להבטיח שהאבקה עברה סיכה מלאה. לרוע המזל, מערבולות נמרצות מייצרות הרבה בועות, מה שמקשה על קביעת הנפח האמיתי של התמיסה (איור 1A-B). לכן, חיוני לתת לתמיסת הגליקוגן לנוח במקרר עד שרוב התמיסה הכלואה בתוך הבועות עברה לגוף התמיסה הראשי. בהתחשב בפרוטוקולי הייצור ובשגרת המעבדה, צלחות ג'ל נשמרות במקרר למשך הלילה (או בסביבות 8-12 שעות), וכתוצאה מכך הן ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השנים האחרונות הדגישו את הצורך במציאת טכנולוגיות רגישות וספציפיות יותר שיסייעו באבחון מחלות טרופיות ומוזנחות. למרות חשיבותן לבקרה אפידמיולוגית, לבדיקות פרזיטולוגיות (מיקרוסקופיה אופטית) וסרולוגיות יש מגבלות, במיוחד לגבי רגישות וישימות נקודתית. טכניקות הגברה של דנ"א כגון PCR, הגברה איזותרמית ווריאציות בהתאמה נמצאות בשימוש זה מכבר בסביבות מעבדה, אך מכשולים טכנולוגיים מונעים ממנו לשמש בהגדרות שדה. אחד המכשולים העיקריים הוא הצורך בטמפרטורות של -20 מעלות צלזיוס להובלה ואחסון של הריאגנטים. כדי לתקן מצב זה, נעשה שימוש בטכניקות ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים על היעדר ניגוד עניינים.
המחברים רוצים להביע את תודתם לאלין בורדה פאריאס על הסיוע הטכני עם תנור הוואקום, כמו גם לממשל במכון הביולוגי המולקולרי דו פרנה (IBMP, קוריטיבה, ברזיל) על שאיפשר גישה לציוד האמור. עבודה זו מומנה בחלקה על ידי מענק CNPq 445954/2020-5.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שקיות חימר בנטוניט (מופעלות) | Embamat Global Packaging Solutions (ברצלונה, ספרד) | 026157/STD | לא להתבלבל עם אריזות סיליקה ג'ל |
| גליקוגן | אמרשם ביוסיינס | Cat# US16445 | |
| ליזין | אקרוס אורגני | Cat# 365650250 | |
| מלזיטוז | סיגמא-אולדריץ' | Cat# 63620 | |
| מים | ללא נוקלאזספק | ||
| Oligonucleotides | ספק | ||
| PCR mastermix | ספק מועדף או Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP, קוריטיבה, ברזיל) | Chagas NAT kit | |
| PCR thermocycler | מועדפת | ||
| לתנור ואקום | Memmert Gmbh | Celsius v10.0 | |
| Trehalose | Sigma-Aldrich | Cat# T9531 | |
| Trypanosoma cruzi DNA | מטפילים מעובדים בבית, או נרכש מספקים מוסמכים כגון ATCC | ||
| תנור ואקום | Memmert Gmbh | VO-400 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.