הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השימוש בטכנולוגיית ברקוד DNA לאימות חומרים רפואיים מבוססי צמחים, ואת צמח המרפא Angelica sinensis (אוליב). דילס זוהה כדוגמה.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את השימוש בטכנולוגיית ברקוד DNA לאימות חומרים רפואיים מבוססי צמחים, ואת צמח המרפא Angelica sinensis (אוליב). דילס זוהה כדוגמה.
צמחי מרפא הם משאבים יקרי ערך ברחבי העולם ומשמשים ברחבי העולם לשמירה על הבריאות ולטיפול במחלות; עם זאת, נוכחות של מהילה חוסמת את התפתחותם. ברקוד DNA, טכניקה לזיהוי מינים על ידי אזורי DNA סטנדרטיים, מאפשר זיהוי מהיר ומדויק של צמחי מרפא מסורתיים. תהליך ברקוד הדנ"א כולל שישה שלבים בסיסיים: 1) עיבוד צמחי המרפא, 2) מיצוי DNA כולל באיכות גבוהה מצמחי המרפא בשיטת עמודה צנטריפוגלית, 3) הגברת DNA המטרה אזור ספייסר פנימי משועתק 2 (ITS2) עם פריימרים אוניברסליים של צמחים וביצוע ריצוף סנגר, 4) שחבור ויישור רצף לקבלת רצף המטרה, 5) התאמת רצף הברקוד לספריית הברקוד לצורך זיהוי, 6) יישור רצף, השוואת שונות תוך-ספציפית ובין-ספציפית, בניית עץ פילוגנטי המחבר שכן. כפי שניתן לראות בתוצאות, הפריימר האוניברסלי יכול להגביר את אזור היעד. כלי חיפוש יישור מקומי בסיסי (BLAST) מדגים שהאחוז שזוהה היה 100%, והעץ המצטרף לשכן מדגים שרצפי השחבור קובצו עם הקלאדה A. sinensis OR879715.1, וערך התמיכה בקלייד הוא 100. פרוטוקול זה מספק התייחסות ליישום טכנולוגיית ברקוד DNA כשיטה יעילה לזיהוי צמחי מרפא ומהולים.
לצמחי מרפא מגוון רחב של השפעות פרמקולוגיות והם חומרים חשובים לטיפול ומניעה של מחלות. הביקוש בשוק לצמחי מרפא בתרופות צמחיות ומוצרי תרופות הוא עצום ועדיין גדל. עם השוק הגובר של צמחי מרפא, הבעיה של מהילה הפריעה לפיתוח של צמחי מרפא. כיום, מהילה צמחי מרפא סובלת מהסיבות הבאות: 1) המורפולוגיה הדומה של צמחי המרפא מקשה על זיהויים והשימוש בהם נכון 1,2,3,4,5, 2) הביקוש הגובר לצמחי מרפא הוביל להיצע לא מספיק בשוק 6,73) צמחי מרפא הם יקרים ויש להם מחירים משתנים, והשימוש בעשבי תיבול זולים במקום בחומרים בעלי ערך כלכלי הוביל למהילה ולרווחי שוק 8,9. כדי לפתור את הבעיות של זיהוי נכון ושימוש בצמחי מרפא, יש צורך בטכנולוגיה המאפשרת ללא מומחים לזהות את המקור10.
ישנן מגבלות לזיהוי נכון ושימוש נכון בצמחי מרפא לפי מראה וריח בלבד11. לזיהוי מדויק יותר ובקרת איכות, שיטות פיסיקוכימיות משמשות12. כרומטוגרפיה בשכבה דקה (TLC), למשל, היא שיטה מהירה לזיהוי צמחי מרפא ונכללת בפרמקופיאה הסינית. עם זאת, הוא דורש תקני ייחוס כדי לזהות את הצמחים13. כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) יכולה לבצע בדיקות איכותיות וכמותיות כאחד, מה שהופך אותה למתאימה לבדיקת איכות הרפואה. עם זאת, מכשיר זה הוא יקר ודורש ידע מיוחד כדי להפעיל 14,15. טכנולוגיית ברקוד DNA היא טכנולוגיה מהירה ומדויקת לזיהוי מינים המזהה מינים באמצעות רצפי DNA יציבים כדי להבדיל בין צמחים בעלי מורפולוגיה דומה. Hebert et al. הציעו טכנולוגיית ברקוד DNA לזיהוי מינים, המשתמשת ברצף DNA מוכר וקצר יחסית בתוך הגנום16, Chen et al. הציעו את ITS2 כרצף אוניברסלי לזיהוי מולקולרי של צמחי מרפא וזיהו יותר מ 6600 צמחים ומצאו יכולת זיהוי גבוהה17. חקר צמחי מרפא המבוססים על מקטעי גנים ITS2 וכלורופלסט הוכיח את היכולת להבחין בין מינים ברמת המינים, עם יישומים בתחומי הגנת משאבים, תקנת שוק וסחר בינלאומי 17,18,19. היישום של ברקוד DNA יכול להתגבר על המגבלות של שיטות זיהוי מסורתיות, אשר מסייע להבטיח את האיכות והבטיחות של צמחי מרפא, מניעת ניצול לרעה של משאבים ובלבול20. זה הוכח מועיל לחקר צמחי מרפא, תמיכה בצמיחה של תעשיית הצמחים באופן בר קיימא, ומתן ערובה כי הצרכן משתמש בתרופה הנכונה 21,22,23,24.
המאמר מתאר פרוטוקולים כיצד ליישם ברקוד DNA לזיהוי צמחי מרפא באמצעות A. sinensis כדוגמה. ברקוד דנ"א משתמש בסמן גנטי קצר סטנדרטי אחד או יותר בדנ"א של אורגניזם כדי לזהות אותו כשייך למין מסוים. לשיטות הנוכחיות לזיהוי צמחי מרפא יש מגבלות מסוימות. זיהוי מורפולוגי מסורתי מסתמך במידה רבה על ניסיונם הרב של מומחים, אשר יכול להיות מושפע מגורמים אנושיים, בעוד זיהוי כימי נוטה לבעיות כמו מהילה של תרכובות מפתח. לעומת זאת, ברקוד DNA מספק אמצעי מדויק יותר לזיהוי מינים, ומציע יתרונות כגון מהירות, יכולת רבייה גבוהה ויציבות. יתר על כן, טכנולוגיה זו מאפשרת ניהול ושיתוף מרכזי של נתוני רצף מינים קיימים באמצעות האינטרנט ופלטפורמות מידע, ומשפרת משמעותית את היעילות והאמינות של זיהוי מינים11,12. בשל המורפולוגיה והחלקים הרפואיים הדומים שלהם, A. sinensis מבולבל לעתים קרובות עם מינים אחרים ולעתים קרובות נעשה בו שימוש לרעה או מוחלף בכוונה בשוק25. יאנג ועמיתיו זיהו את A. anomala באמצעות ברקוד DNA כדי להבדיל אותו מסמים מזויפים26. יואן ועמיתיו אספו 23 מינים של אנג'ליקה והשתמשו בברקוד דנ"א כדי להבדיל בין המינים השונים27. על-ידי ביצוע ההליכים המתוארים בפרוטוקול זה, משתמשים יוכלו לאמת חומרים רפואיים מבוססי צמחים משלב העיבוד המקדים ועד להתאמה הסופית של רצף הברקוד למסד הנתונים של הברקוד (איור 1).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת מדגם
2 מיצוי DNA מדגימה
הערה: מחקר זה משתמש בערכת מיצוי DNA גנומי של צמחים, המבוססת על שיטת CTAB. מיצוי DNA מתבצע על פי מדריך ההוראות עם כמה שינויים, כולל תוספת של מאגר בידוד גרעיני ייחודי (NIB). הפרוטוקול משפר את טוהר הדנ"א על ידי הפרדת המזהמים מהרקמה ולאחר מכן הוספת שלב בידוד גרעינים ראשוני 28,29,30.
3 הגברה וגילוי של שברי מטרה
הערה: בחר פריימרים מתאימים להגברה בהתבסס על אזורי ברקוד ה- DNA המוצעים של הצמח; תנאי התגובה מוצגים בטבלה 2.
4. איסוף וניתוח נתונים
הערה: קיים מגוון רחב של תוכנות הרכבה וניתוח רצפים; אנו משתמשים בקוד קודון Aligner V11.0.1 ו- MEGA11 כדוגמאות להמחשה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איכות DNA לדוגמה
טווח יחסי הספיגה של OD260/OD280 היה 1.80-1.84. כמות הדנ"א שנמדדה על ידי ספקטרופוטומטר עבור כל דגימה הייתה גדולה מ-100 ננוגרם/מיקרוליטר (טבלה 3), מה שמצביע על איכות טובה של מיצוי דנ"א דגימה. הדבר מצביע על כך שהדגימות לא זוהמו על ידי חלבון, RNA או ריאגנטים במהלך תהליך המיצוי וכי הן היו באיכות טובה ומתאימות להגברת PCR במורד הזרם.
ניתוח PCR
אלקטרופורזה בג'ל בוצעה על מוצר PCR ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טכנולוגיית זיהוי מולקולרית קלה יותר ללמידה ולשליטה מאשר שיטות זיהוי מסורתיות. הוא מתגבר על מגבלות הזיהוי המסורתי של צמחי מרפא, שכן הוא אינו מושפע משלב הצמיחה של הצמח ואינו מסתמך על שיפוט סובייקטיבי או על צבירת מומחיות מיוחדת35 . מינים אחרים מבולבלים עם A. sinensis בשל המורפולוגיה והחלקים הרפואיים הדומים שלו, אך עם השימוש ברקוד DNA, ניתן לזהות אותו בוודאות36.
השלבים המרכזיים בפרוטוקול זה כרוכים במספר שיקו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שיכולים להתפרש כניגוד עניינים פוטנציאלי.
עבודה זו נתמכה על ידי הצגת האדם המוכשר מחקר מדעי להתחיל מימון פרויקט סבסוד של אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (030040015).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת מיצוי DNA גנומי של צמח CTAB | שנחאי Huiling Biotechnology Co. | NG411M | מתאים למיצוי מהיר של DNA גנומי באיכות גבוהה מרקמות שונות של מגוון רחב של צמחים |
| DL5000 DNA Marker | Nanjing vazyme Bio-technology Co. | MD102-02 | מוצר מוכן לשימוש, יש ליטול כמות מתאימה של מוצר זה ישירות לאלקטרופורזה בעת הפעלת הג'ל. |
| אלקטרופורזה | בייג'ינג Liuyi ביוטכנולוגיה ושות'. | DYY-6C | לאמץ עיצוב מסך מגע, יכול להציג מתח מוגדר, להגדיר זרם בו זמנית, פלט מקביל |
| Ethylenediaminetetraacetic חומצה | BeijingpsaitongBiotechnologyCo., Ltd | E70015-100G | ריאגנטים לניסוח מאגר בידוד גרעיני. |
| Goldview כתם ג'ל חומצת גרעין (10,000&) | Yisheng Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd | 10201ES03 | כאשר משתמשים באלקטרופורזה של ג'ל אגרוז לזיהוי DNA, הוא נקשר ל-DNA ומייצר אות פלואורסצנטי חזק. |
| צנטריפוגה שולחנית במהירות גבוהה | צ'אנגשה היי-טק אזור פיתוח תעשייתי Xiangyi צנטריפוגה מכשיר ושות'. | H1650 | להפרדה מהירה ויעילה של דגימות, צנטריפוגה קומפקטית וקלת משקל זו מציעה בטיחות אמינה |
| מטחנת רקמות בתפוקה גבוהה | שנחאי Jingxin פיתוח תעשייתי ושות'. | Tiss-48 | מכשיר רטט בתדר גבוה לטחינת דגימות |
| http://www.gpgenome.com/ | המכון לרפואה סינית, האקדמיה הסינית למדעי הרפואה הסינית-מסד | הנתונים של HerbGenomics כולל רצפי גנום, ערכות גנים, גנומים של אברונים, נתוני גנום בכיסוי נמוך ורצפי ברקוד DNA. | |
| https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ | הספרייה הלאומית לרפואה | של | ב - המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי מקדם את המדע והבריאות על ידי מתן גישה למידע ביו-רפואי וגנומי. |
| Kylin-Bell | Haimen Qilinbel Instrument Manufacturing Co. | VORTEX-5 | ערבוב מהיר בצורה של מערבולת במהירות גבוהה, מהירות ערבוב, אחידות, יסודיות |
| LifeTouch | Hangzhou BORI Technology Co. | TC-96/G/H(b)B | אימוץ טכנולוגיית קירור תרמו-אלקטרית מתקדמת וטכנולוגיית TAS שנוצרה לאחרונה כדי לשפר את הביצועים הכוללים שלה |
| מערכת ניתוח תמונות ג'ל רב תכליתית | מרכז התפעול הדרום-מערבי של שנחאי Tianneng Life Science Co. | טאנון-מיני ספייס 2000 | מבצעת ניסויי הגברה מהירה של גנים עם פונקציית שיפוע למיפוי תנאי הגברה וטווח טמפרטורות שיפוע של עד 30 מעלות; C |
| NaCl | בייג'ינג Solarbio מדע & טכנולוגיה ושות', בע"מ | S8210-100 | ריאגנטים לניסוח מאגר בידוד גרעיני. |
| ננו-דרופ וואן | ג'נס בע"מ | ND ONE | כמת דגימות DNA, RNA וחלבון תוך שניות עם 1-2 ומיקרו בלבד; L של מדגם |
| פוליוויניל פירולידון | שנחאי yuanye ביו-טכנולוגיה ושות', בע"מ | S30268-500g | ריאגנטים לניסוח מאגר בידוד גרעיני. |
| יצרנית קרח פתיתי שלג | שנחאי Zhixin Experimental Instrument Technology Co. | ZX-60X | אימוץ שיטת ייצור קרח שחול סיבובי, מהירות ייצור קרח מהירה ויעילות גבוהה של ייצור קרח |
| חרוזי נירוסטה להומוגניזטור רקמות | Beyotime Biotechnology. | F6623 | ציוד לטחינה וערבוב של רקמות ודגימות אחרות על ידי רטט |
| Tris Acetate-EDTA buffer | Beyotime Biotech Inc | ST716 | TAE הוא מאגר נפוץ לאלקטרופורזה של DNA, המשמש לעתים קרובות באלקטרופורזה של ג'ל אגרוז. |
| Tris-HCl | בייג'ינג Solarbio מדע & טכנולוגיה ושות', בע"מ | T8230 | ריאגנטים לניסוח מאגר בידוד גרעיני. |
| אמבט מים קומקום | שנחאי Senxin Experimental Instrument Co. | DK-8D | תרמוסטט מדויק וויסות טמפרטורה, בקרת טמפרטורה מדויקת ואמינה |
| ובטא;-מרקפטואתנול | שנחאי Eon Chemical Technology Co. | R054186-100 מ"ל | ריאגנטים לניסוח מאגר בידוד גרעיני. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.