RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
זיהוי וכימות מבוססי תגובת שרשרת פולימראז בזמן אמת (PCR) של DNA של נגיף הפטיטיס B (HBV) היא שיטה רגישה ומדויקת לאבחון וניטור זיהום HBV. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי DNA HBV ומדידת עומס נגיפי של דגימה.
נגיף הפטיטיס B (HBV) הוא גורם משמעותי למחלות כבד ברחבי העולם. זה יכול להוביל לזיהומים חריפים או כרוניים, מה שהופך אנשים רגישים מאוד שחמת קטלנית וסרטן הכבד. זיהוי וכימות מדויקים של DNA HBV בדם חיוניים לאבחון וניטור זיהום HBV. השיטה הנפוצה ביותר לזיהוי DNA HBV היא PCR בזמן אמת, אשר ניתן להשתמש בו כדי לזהות את הנגיף ולהעריך את העומס הנגיפי כדי לפקח על התגובה לטיפול אנטי ויראלי. כאן, אנו מתארים פרוטוקול מפורט לזיהוי וכימות של DNA HBV בסרום אנושי או פלזמה באמצעות ערכה מבוססת PCR בזמן אמת המסומנת IVD. הערכה משתמשת בפריימרים ובבדיקות המכוונים לאזור הליבה השמור ביותר של גנום HBV ויכולים לכמת במדויק את כל הגנוטיפים של HBV (A, B, C, D, E, F, G, H, I ו-J). הערכה כוללת גם בקרה פנימית אנדוגנית לניטור עיכוב PCR אפשרי. בדיקה זו נמשכת 40 מחזורים, והחיתוך שלה הוא 38 Ct. לכימות DNA HBV בדגימות קליניות, מסופקת ערכה של 5 תקני כימות עם הערכה. התקנים מכילים ריכוזים ידועים של DNA ספציפי ל- HBV המכוילים כנגד התקן הבינלאומיהרביעי של ארגון הבריאות העולמי ל- HBV DNA לבדיקת חומצות גרעין (קוד NIBSC 10/266). התקנים משמשים לאימות הפונקציונליות של הגברה ספציפית ל- HBV DNA וליצירת עקומה סטנדרטית, המאפשרת לכמת DNA HBV בדגימה. DNA HBV נמוך של 2.5IU/mL זוהה באמצעות ערכת PCR. הרגישות הגבוהה ויכולת השחזור של הערכה הופכות אותה לכלי רב עוצמה במעבדות קליניות, ומסייעת לאנשי מקצוע בתחום הבריאות באבחון וניהול יעיל של זיהומי HBV.
נגיף הפטיטיס B (HBV) הוא נגיף DNA דו-גדילי חלקית מהסוג Orthohepadnavirus וממשפחת Hepadnaviridae 1. זה יכול לעורר זיהום כרוני שנמשך לאורך כל החיים, מה שעלול להוביל שחמת הכבד קרצינומה hepatocellular 2,3,4. על פי ארגון הבריאות העולמי (WHO), אוכלוסייה מוערכת של 296 מיליון אנשים חיו עם זיהום כרוני הפטיטיס B בשנת 2019, ו -1.5 מיליון אנשים נדבקו חדשים מדי שנה5.
זיהוי ומדידה של DNA HBV בדגימות סרום או פלזמה משמשים כשיטה רבת ערך לאיתור אנשים עם זיהום מתמשך בהפטיטיס B, הערכת יעילות הטיפול האנטי-ויראלי וחיזוי ההסתברות להצלחת הטיפול 6,7,8,9,10,11. עומס נגיפי גבוה קשור לסיכון מוגבר להתקדמות מחלות כבד, כולל שחמת הכבד וסרטן הכבד12,13. לפיכך, מדידה מדויקת של עומס נגיפי היא חיונית למעקב אחר התקדמות זיהום HBV ולקבלת החלטות לגבי הטיפול.
לבדיקות PCR כמותיות בזמן אמת יש רגישות גבוהה יותר, טווח דינמי רחב יותר וכימות מדויק יותר של DNA HBV מאשר טכניקות PCR קונבנציונליות 14,15,16,17. מספר ערכות אבחון מולקולריות מסחריות בזמן אמת מבוססות PCR לכימות DNA HBV בדגימות סרום או פלזמה זמינות בשוק. במאמר זה אנו מתארים תהליך עבודה מפורט לזיהוי וכימות של DNA HBV בסרום אנושי או בפלזמה באמצעות ערכה מסחרית זמינה מסחרית המבוססת על PCR בזמן אמת. הערכה נמצאת בשימוש נרחב18,19, בעלות נמוכה אך רגישה מאוד, ומאפייני הביצועים שלה דומים לערכות אחרות הזמינות מסחרית עם סימון CE18. מלבד הגברה של אזור היעד HBV, גן בקרה פנימית אנדוגני כלול גם בערכה כדי לאמת את איכות הדגימות, איכות ה- DNA שחולץ, הגברת PCR ועיכוב PCR אפשרי.
מחקר זה לא כלל משתתפים אנושיים או דגימות קליניות. החומר הביולוגי היחיד ששימש היה התקן הבינלאומיהרביעי של ארגון הבריאות העולמי ל- HBV DNA לבדיקת חומצות גרעין (קוד NIBSC 10/266). תקן זה הוא חומר עזר הזמין לציבור ואינו מכיל מידע אישי או נתונים הניתנים לזיהוי. כיוון שכך, לא נדרש אישור אתי למחקר זה.
1. מיצוי DNA
2. PCR בזמן אמת
דיאגרמה סכמטית של תהליך העבודה לזיהוי וכימות דנ"א HBV מפלזמה/סרום אנושי מוצגת באיור 1. תרשים הגברה של תקן 2 (המשמש כמחשב) ו-NTC עבור HBV ו-IC מוצג באיור 2. איור 3 מראה את עקומות ההגברה עבור דגימה חיובית ל-HBV, דגימה שלילית ל-HBV ודגימה עם עיכוב PCR. עקומת ההגברה, ערך Ct עבור HBV, וריכוז HBV המתקבל ביחידות בינלאומיות למיקרוליטר (IU/μL) עבור קוד NIBSC 10/266 מוצגים באיור 4. עקומות הגברה עבור יעד HBV של כל 5 תקני HBV של הערכה ועקומת תקן מייצגת עבור אותו הדבר מוצגות באיור 5. שיפוע העקומה הסטנדרטית הוא -3.361, R2 הוא 0.99996, והיעילות היא 0.98. עקומות הגברה עבור יעד IC של כל 5 תקני HBV מוצגות באיור 6.

איור 1: דיאגרמה סכמטית של תהליך העבודה כדי לזהות ולכמת דנ"א HBV מדגימות פלזמה/סרום אנושיות. חלץ DNA נגיפי מדגימת סרום / פלזמה אנושית של אדם החשוד ב- HBV. הכן את תמהיל ה- PCR על ידי הוספת כל רכיב PCR למעט ה- DNA / תקני התבנית. יש לפזר אותו לצינורות / בארות PCR. הוסף את ה- DNA הנגיפי / התקנים שחולצו כ- DNA של התבנית, וסגור את צינורות ה- PCR. טען אותו למכונת PCR בזמן אמת, התחל את ריצת ה- PCR ונתח את התוצאה לאחר סיום הריצה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תרשים הגברה של תקן 2 (המשמש כמחשב) ו-NTC. תרשים הגברה של תקן HBV 2 מוצג כאן הן עבור מטרות HBV והן עבור IC. עבור ניתוח תוצאות איכותני, תקן 2 יכול לשמש כבקרה חיובית. עבור NTC, לא נצפתה הגברה לאף אחת מהמטרות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: תרשימי הגברה עבור דגימה חיובית של HBV, דגימה שלילית של HBV ודגימה עם עיכוב PCR. תרשים הגברה עבור שלוש דגימות שונות: HBV חיובי (מקרה 1), HBV שלילי (מקרה 2), ומדגם המכיל מעכבי PCR (מקרה 3) מוצגים כאן. במקרה של הדגימה החיובית של HBV, שתי המטרות מוגברות, בעוד שרק IC הוגבר עבור הדגימה השלילית של HBV, ולא נצפתה הגברה עבור יעד HBV כצפוי. לא HBV ולא IC הוגברו עבור מקרה 3, כלומר עיכוב PCR התרחש עקב מעכבי PCR הנמצאים בדגימת ה- DNA המשמשת כתבנית PCR. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: עקומת הגברה, ערך Ct עבור HBV, וריכוז HBV מתקבל (IU/μL) עבור קוד NIBSC 10/266. DNA נגיפי שחולץ של קוד NIBSC 10/266 הופעל יחד עם 5 תקני HBV ו- NTC. עקומת ההגברה עבור יעד HBV מוצגת עבור דוגמת קוד NIBSC 10/266 בלוח העליון. ערך ה-Ct שלו עבור HBV הוא 18.94, והריכוז המחושב הוא 6659 IU/μL, המוצג בלוח התחתון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: עקומות הגברה עבור יעד HBV של כל 5 תקני HBV ועקומת התקן. עקומות הגברה עבור יעד HBV (ערוץ ירוק) של כל 5 תקני HBV מוצגות בלוח העליון. עקומה סטנדרטית יחד עם השיפוע שלה (3.361), ערך R2 (0.99996) ויעילות PCR (0.98) מוצגים בלוח התחתון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: עקומות הגברה עבור יעד IC של כל 5 תקני HBV. עקומות הגברה של 5 תקני HBV עבור IC (ערוץ צהוב) מוצגות כאן. כצפוי, הם נראים אותו דבר עם ערכי Ct דומים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: עקומות ההגברה עבור יעד HBV של כל 5 תקני HBV ו-NTC הופעלו בשילוש. תרשימי ההגברה של שלושה עותקים משוכפלים עבור יעד HBV (ערוץ ירוק) של 5 תקני HBV מראים תוצאות דומות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 8: עקומות הגברה עבור יעד HBV של קוד NIBSC 10/266, קוד NIBSC 14/198, וחמשת הדילולים שלו. עקומות ההגברה עבור יעד HBV (ערוץ ירוק) של דגימות הייחוס קוד NIBSC 10/266, קוד NIBSC 14/198, וחמשת הדילולים שלו (1.25 IU/mL, 2.5 IU/mL, 5 IU/mL, 25 IU/mL ו- 50 IU/mL) מוצגים כאן. לא זוהתה הגברה עבור 1.25 IU/mL, בעוד דילולים אחרים הראו עקומות הגברה תקינות לפני 38 Ct. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.
| מגיב | תיאור |
| תערובת מאסטר מולטיפלקס | מאגר PCR, Hot Start Taq DNA polymerase ורכיבי PCR אחרים |
| תערובת בדיקות פריימר HBV | פריימרים ותמהיל בדיקות לזיהוי HBV |
| תערובת בדיקות פריימר IC אנדוגנית | פריימרים ותמהיל בדיקה לזיהוי בקרה פנימית אנדוגנית (IC) |
| תקנים עבור HBV | · חדר HBV סטנדרט 1 |
| · תקן HBV 2 | |
| · תקן HBV 3 | |
| · תקן HBV 4 | |
| · תקן HBV 5 | |
| שליטה שלילית | מים ללא נוקלאז בדרגת PCR |
טבלה 1: ריאגנטים שסופקו עם ערכת PCR בזמן אמת ותיאורם
| מגיב | נפח לכל תגובה |
| תערובת מאסטר מולטיפלקס | 11 מיקרוליטר |
| תערובת בדיקות פריימר HBV | 2 μL |
| תערובת בדיקות פריימר IC אנדוגנית | 2 μL |
| נפח התגובה הכולל | 15 מיקרוליטר |
טבלה 2: נפח כל מגיב שיש להוסיף לכל תגובה להכנת תערובת PCR
| צעד | טמפרטורה (°С) | זמן | איסוף נתונים | מחזורים |
| דנטורציה ראשונית | 94 | 10 דק' | - | 1 |
| רכיבת PCR | 94 | 15 שניות | - | 40 |
| 55 | 60 שניות | הלאה | ||
| 72 | 15 שניות | - |
טבלה 3: תנאי מחזור PCR
| יעד | רוטור-גן Q* | CFX 96 | ABI PCR# בזמן אמת |
| HBV | ירוק | FAM | FAM |
| IC | צהוב | הקס | ויק |
| *הגדרת מיטוב רווח אוטומטי - בחר 'בצע מיטוב לפני רכישה ראשונה' | |||
| #רק עבור מכונות PCR בזמן אמת של אפלייד ביוסיסטמס, בחרו ROX כצבע 'ייחוס פסיבי' במהלך הגדרת הצלחת, מכיוון שתערובת האב של הערכה מכילה ROX |
טבלה 4: בחירת צבע עבור פלטפורמות PCR שונות בזמן אמת
| מכשיר PCR בזמן אמת | צבעים | טווח ערכי סף§ |
| ABI PCR בזמן אמת¶ | FAM | 0.2–0.25 |
| ויק | 0.05–0.12 | |
| Bio-Rad CFX-96† | FAM | 100–800 |
| הקס | 50–400 | |
| רוטור-גן Q | ירוק | 0.015–0.03 |
| צהוב | 0.01–0.02 | |
| §ערך סף מוחלט משתנה ממכשיר למכשיר בהתאם לגיל המכשיר, הדגם ומצב הכיול | ||
| ¶ערכי סף אלה ישימים כאשר ROX נבחר כצבע 'ייחוס פסיבי' | ||
| †הפלואורסצנטיות היחסית גדלה בערך פי 2 עד פי 5 כאשר משתמשים בצינורות PCR לבנים של Bio-Rad במקום בצינורות שקופים. לכן, יש לקבוע את ערך הסף בהתאם |
טבלה 5: ערכי סף מומלצים עבור פלטפורמות PCR שונות בזמן אמת
| סוג דוגמה | מזוודה | אות הגברה ב | פרשנות התוצאה | |
| FAM/ירוק | HEX/VIC/צהוב | |||
| לשלוט | 2/PC סטנדרטי | כן (20 ± 2) | כן (24 ± 3) | מחשב סטנדרטי 2/PC פועל כראוי |
| NTC | לא | לא | NTC פועל כראוי | |
| לדוגמה | 1 | כן | כן / לא* | זוהה DNA ספציפי ל-HBV |
| 2 | לא | כן | DNA ספציפי ל- HBV לא זוהה. הדגימה אינה מכילה כמות ניתנת לזיהוי של DNA ספציפי ל-HBV | |
| 3 | לא | לא | עיכוב אפשרי של PCR, לדלל את דגימת ה- DNA (1:10) / לחלץ מחדש DNA מהדגימה המקורית ולחזור על PCR | |
| *זיהוי הבקרה הפנימית אינו נדרש כאשר יעד HBV מזוהה. עומס DNA HBV גבוה בדגימה יכול להוביל להפחתה או היעדר אות בקרה פנימית |
טבלה 6: פענוח תוצאות של מעכבי PCR חיוביים, שליליים המכילים דגימות באיכות ירודה
| תקן | ריכוז (IU/μl) | Ct הרצוי | |
| HBV | IC | ||
| (FAM / ירוק) | (הקס/ויק/צהוב) | ||
| חדר HBV סטנדרט 1 | 5 X 104 | 17 ± 2 | 24 ± 3 |
| תקן HBV 2 | 5 X 103 | 20 ± 2 | 24 ± 3 |
| תקן HBV 3 | 5 X 102 | 23 ± 2 | 24 ± 3 |
| תקן HBV 4 | 5 X 101 | 27 ± 2 | 24 ± 3 |
| תקן HBV 5 | 5 X 100 | 31 ± 2 | 24 ± 3 |
טבלה 7: תקני HBV וריכוזם של יעד HBV וערכי Ct רצויים
| לדוגמה | צפוי Ct | השיג Ct עבור HBV | ממוצע Ct | סטיית תקן | קורות חיים % | ||
| שכפול 1 | שכפול 2 | שכפול 3 | |||||
| חדר HBV סטנדרט 1 | 17 ± 2 | 17.01 | 16.89 | 17.07 | 16.99 | 0.09 | 0.54 |
| תקן HBV 2 | 20 ± 2 | 20.29 | 20.32 | 20.34 | 20.32 | 0.03 | 0.12 |
| תקן HBV 3 | 23 ± 2 | 23.61 | 23.88 | 23.73 | 23.74 | 0.14 | 0.57 |
| תקן HBV 4 | 27 ± 2 | 26.95 | 27.03 | 27.12 | 27.03 | 0.09 | 0.31 |
| תקן HBV 5 | 31 ± 2 | 30.58 | 30.91 | 31 | 30.83 | 0.22 | 0.72 |
טבלה 8: ערכי Ct מתקבלים, ממוצע, סטיית תקן ומקדם שונות (CV%) של 5 תקני HBV.
המחברים קשורים לחברת Kilpest India Limited, יצרנית ערכת העומס הנגיפי HBV ששימשה במחקר זה.
זיהוי וכימות מבוססי תגובת שרשרת פולימראז בזמן אמת (PCR) של DNA של נגיף הפטיטיס B (HBV) היא שיטה רגישה ומדויקת לאבחון וניטור זיהום HBV. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לזיהוי DNA HBV ומדידת עומס נגיפי של דגימה.
אנו מודים לפראבין, קוסום, צ'נדאן, אישה, רשמי, בבלי, שיבני, אנקיטה ושייקה על עזרתם הטכנית.
| 4th תקן בינלאומי של ארגון הבריאות העולמי לנגיף הפטיטיס B DNA | NIBSC | NIBSC קוד: 10/266 | התקן הבינלאומי הרביעי של ארגון הבריאות העולמי לנגיף הפטיטיס B (HBV) DNA, קוד NIBSC 10/266, מיועד לשמש לכיול ריאגנטים משניים המשמשים בטכניקות הגברה של חומצות גרעין HBV (NAT). |
| מכונות PCR בזמן אמת של ABI | ThermoFisher Scientific | ABI 7500; QuantStudio 5 | זוהי מכונת PCR בזמן אמת |
| HBV, HCV ו- HIV Multiplex 14/198 | NIBSC | קוד NIBSC: 14/198 | זהו מגיב טריפלקס חיובי נמוך מאוד לבדיקות NAT המכילות הפטיטיס B (HBV), הפטיטיס C (HCV) ונגיף הכשל החיסוני האנושי-1 (HIV-1) |
| מכונת PCR בזמן אמת | Qiagen | Rotor-Gene Q | זוהי מכונת PCR בזמן אמת |
| ערכת TRUPCR HBV Viral Load | Kilpest India Limited | 3B294 | זוהי ערכה מבוססת PCR בזמן אמת המשמשת במחקר זה לזיהוי HBV DNA וקביעת עומס נגיפי |
| TRUPCR ערכת מיצוי חומצות גרעין נגיפיות | Kilpest India Limited | 3B214 | זוהי ערכת מיצוי DNA המשמשת למיצוי DNA נגיפי HBV מ-NIBSC:10/266 ו-NIBSC:14/198 |