によって引き起こされるハンセン病、結核、多くの場所ではまだ流行している。ハンセン病の伝送の普及とモードについて学ぶために、それはどの菌株のかを決定することが重要です。 M.らいは、患者を感染している。縦列反復の変数番号(VNTR)タイピングは、そのようなメソッドです。
方法論記事
によって引き起こされるハンセン病、結核、多くの場所ではまだ流行している。ハンセン病の伝送の普及とモードについて学ぶために、それはどの菌株のかを決定することが重要です。 M.らいは、患者を感染している。縦列反復の変数番号(VNTR)タイピングは、そのようなメソッドです。
ハンセン病の伝送の研究は、病原以来、 結核菌はらい 、実験室で培養することができない特に困難です。細菌の唯一の源は、ハンセン病の患者、および実験的に感染アルマジロやヌードマウスです。従って、現代の疫学で使用されているメソッドの多くは、ハンセン病の研究のため使用できません。 WHO 1で実装されたハンセン病のための広範なグローバルな薬物治療プログラムにもかかわらず、ハンセン病は約25万の新たな症例は毎年多くの国では風土病のまま2全体M.らい菌ゲノムは、3,4をマッピングされており、多くの遺伝子座は、(マイクロおよびminisatellitesと呼ばれる)2つ以上の塩基対のセグメントを繰り返していることが確認されている。M. 5臨床菌株は、 らいこれらの遺伝子座の多くでタンデム繰り返しセグメント(ショートタンデムリピート、STR)の数が異なる場合があります。5,6,7可変数のタンデムリピート(VNTR)5分析は、ハンセン病菌の異なる菌株を区別するために使用されています。遺伝子座のいくつかは他の人が同じ患者でもある、より急速に変化するように見える一方、繰り返し数であまり変化を示す、他のものより安定しているようです。特定のVNTRsの変動は歪タイピング7,8,9のための適性に関する質問を育てているが、新興のデータは、その安定性で多様化している複数の遺伝子座を、分析し、貴重な疫学的ツールとして使用できることを示唆している。複数の遺伝子座VNTR分析(MLVA)10が中国11,12、マラウイ8、フィリピン10,13、およびブラジル14を含むいくつかの国でハンセン病の進化と伝達を研究するために使用されています。 MLVAは、複数の手順が含まれます。最初に、細菌のDNAは、臨床生検またはスリットの皮膚スメア(SSS)から宿主組織のDNAと一緒に抽出されます。10は 、目的の遺伝子座は、その後、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を経由して抽出したDNAから増幅されています。 4月5日別の遺伝子座のための蛍光標識プライマーを10 PCR産物が所望のDNAセグメントの存在を確認するためにアガロースゲル電気泳動に供されることがあります。18遺伝子座は4つの反応の合計で増幅されていると、反応ごとに使用、とされていますキャピラリー電気泳動を用いた蛍光断片長解析(FLA)のために提出。各遺伝子座の繰り返しコピーの数がわかっているアルマジロ継代細菌からのDNAをポジティブコントロールとして使用されます。 FLAのクロマトグラムは、 ピークスキャナのソフトウェアと断片の長さを用いて検討しているVNTRのコピー数(対立遺伝子)に変換されます。最後に、VNTRのハプロタイプは、パターンが分析され、そして患者の臨床データと組み合わせることで、歪みの種類の分布を追跡するために使用することができます。
このビデオの記事の目的は、ちょうどこのタイプの作品の( 図1)を起動することができる研究者のためのデータ形式と解釈とともに、作業の流れの概要を提供することです。それは以前に出版された作品で説明されている手法、簡略化されたプロトコルと実用的なヒントのデモが含まれています。5,10
一般的な作業の流れと研究室の設備:
この種の研究のための少なくとも3つの独立したワークエリアがあるはずです。研究室では、PCRプライマーの調製のためのフード(クリーンエアボックスまたは分離された作業領域)(希釈、分注しの準備と混合)、2)の処理を別のバイオセーフキャビネットとDNAの添加で)プレPCR領域を1が必要ですPCR混合物に、および3)PCR後の作業領域ゲルを調製し、ロードするためとFLAのためのサンプルを準備する。プライマーとDNAサンプルは、別の冷凍庫や冷蔵庫に保管する必要があります。プライマーのコンタミネーションは、このタイプの実験室での作業の責任者と最も永続的な問題の一つです。プライマーとPCRミックスに使用されるピペットは、DNAに利用してはいけません。あらかじめPCR、PCRおよびPCR後の作業領域用ピペットの別個のセットがあるはずです。一般に、ある研究者は、標準的な実験装置を使用して、12〜24時間の期間に12から18サンプルを処理することができます。
作業の各フェーズを開始する前に:
(1)M.らい DNA調製
M.を含む臨床サンプルらい皮膚クリニックを訪れ、ハンセン病患者から取得されます。通常の診断のサンプルは、皮膚のパンチ生検、スリットの皮膚塗抹標本または鼻腔スワブ可能性があります。彼らは汚れていないとM.の十分な量が含まれているため、一般的に、パンチ生検またはスリットの皮膚の汚れが分子疫学に最適ですらい 。研究のためのこれらの材料の使用は、制度的なガイドラインに従って承認されなければなりません。
2。プライマーの準備
組み合わせのプライマーをPCR混合物(表3)に追加されると、最終濃度は、0.2μmの各々にドロップします。
3。マルチプレックスPCRを用いた増幅細菌DNA
4。 PCR産物のゲル電気泳動
*このプロトコルは、長年にわたって標準でしたし、PCR産物の確認はFLAのためにそれらを送信する前に希望する場合は採用することができるオプションの手順ですしています。
5。断片長解析のための準備サンプル(FLA)
遺伝アナライザを経由してサンプルの分析
6。フラグメントの長さの結果の分析
7。代表的な結果
PCR産物のゲル電気泳動では、うまくいけばプライマーの組み合わせで各遺伝子座( 図3)のためのバンドが生成されます。 図3では、ゲルに2つのセクションがあります:上部のセクションでは、1 PCRサンプルと下部の組み合わせ2のサンプルを組み合わせています。各セクションは、8患者のサンプルから得られたPCR産物に続いて20塩基対の分子はしごを、含まれています。組み合わせ1はまた、最終的に、ネガティブコントロールとポジティブコントロール(NHDP63株を)持っています。 (組み合わせ2のコントロールが別のゲルにあった。)ほとんどの試料が明確組み合わせで各遺伝子座のための5バンド、1を表示することに注意してください。いくつかのケースでは、バンドも唯一の4つのバンドの出現で、その結果、別の遺伝子座として表示するために一緒に閉じる可能性があります。
予想されるアンプリコンのサイズは表1に記載されています。当研究室では、M.のNHDP63菌株を使用するらい菌陽性対照として。繰り返しセグメントの2つのタイプが検討されている:マイクロサテライト遺伝子座(1-5ベースと共にリピート)とミニサテライト遺伝子座を(5塩基対が複数回繰り返されるよりもセグメントがある)。
キャピラリー電気泳動からデータファイルの解釈は、2つの規格に依存しています:内部DNA断片のサイズ規格はなGeneScan - 500LIZ(ABI)と増幅細菌DNAの外部陽性対照サンプルと呼ばれる。
FLAクロマトグラムは、 ピークスキャナのソフトウェアを使用して表示する、 図5a、5bおよび6で見ることができます。
ピークスキャナは、アンプリコンのサイズ(塩基対のx軸)と信号強度(y軸)上のデータを提供します。サイズとピークの高さの値が最も重要であるが( 図5b)、ピーク面積、等の追加データには、もご利用いただけます。高さが100台未満のピークは通常、信頼できるものをあまりにも弱い信号とみなされます。
図6は、遺伝子座(GTA)9時タンデムリピート数の変化を示し、陽性コントロール(NHDP63)と2つの患者のサンプルを比較します。ポジティブコントロールでは、シーケンス(GTA)は10回繰り返されます。 NHDP63 VNTRとアンプリコンのサイズは、遺伝子の配列決定によって確認した。患者4のPCRアンプリコンは、患者6は11繰り返し(GTA)を明らかにNHDP63より3塩基大きいアンプリコンを有しながら、わずか9の繰り返し単位が、あることを示す陽性対照より3塩基小さいです。患者は2したがって、ほとんど、あるいはまったくDNAのPCR複製、低細菌のインデックス(BI)、無FLAの信号を持っていた。
FLAデータの解釈の難しさは、時々"吃音"の結果として発生します。 PCR反応中に、DNAポリメラーゼは、ソースの対立遺伝子よりも長いまたは短い1回以上の繰り返しなの断片を生成することがあります。これらは通常、メインピークを周囲より低い高さのピークとして認識されます。彼らは、主ピークよりも大きかったり小さかったりの繰り返しセグメントの塩基対の正しい数であることを"はしご上'になります。結果は同じ色のピークのファミリーです。 図7は、遺伝子座(TA)10でこれを示しています。
時々FLAで遭遇別の難しさは、DNAポリメラーゼは、[()通常アデニン]シングルベースを追加したコピーのDNAセグメントの3'末端に、'+'または'-テーリング'を含む。これは、 図8に示すように、隣接するピークが1塩基対の大きいメインまたはスタッターピークの右側にあるピークとしてFLAに表示されます。それは、メインまたはスタッターピークと混同しないようにしてください。主なピークとそのA -テールは、単一の種と見なされます。 A -テールは、VNTRのリピート数を変更しません。 (一部のDNAポリメラーゼのキットは、特にこの交絡影響を軽減するためにテーリングを促進するために設計されています。推進テーリングを完全に単一のピークよりもピークのペアを生成する傾向があります。)
DNA抽出とPCR産物は、M.の両方が含まれているらい菌と人間のDNA、しかし18(TA)を除いて、プライマーは、彼らが唯一の細菌DNAを増幅するのに十分な固有のものであり、そしてほとんど、またはまったく人間のDNAの増幅があります。 (TA)18は、しばしば人間のDNAからのものであり、アルマジロ継DNAサンプル( 図9)に見られるようにされていない242塩基対のピークを生成します。
プライマーの貯蔵寿命は、提供それらが-20℃、唯一の直接の使用のために削除さに保たれている一般的に良いですし、消費° Cまで4℃で保管。プライマーは4℃で1-2週間で安定している必要があります。 PCR用プライマーの組み合わせを作ることは多少時間がかかるにもかかわらず、それはすぐに使用するための唯一の十分なプライマーの組み合わせが用意されることをお勧めします。プライマーの組み合わせは、長期間保存した場合は多少低下するようです。
TEは、大規模な株式を分注しされるべきである、とアリコートはどちら冷凍または室温で保存することができます。 200 -400μlの大きいアリコートは、乾燥または濃縮プライマーの株式( 図2a)を希釈するのに適しています。 10〜50μlの小さいアリコートは、プライマーの組み合わせを3と4のボリュームを補うために便利です。 TEは安価であり、アリコートを使用後に廃棄されるべきである。
多重酵素のキットは非常に高価であり、使用時まで(-20℃)凍結保存してください。 PCRの調製後、使用されていない多重ソリューションは4℃にすぐに返されるべきである小さなキアゲンマルチプレックスPCRキットは、マルチプレックスミックスの3管、ソリューションの各含む0.85ミリリットル(850μl)が付属しています。十分な約65〜70 PCRのために。
一般的に、DNAサンプル、プライマーおよび多重キットのソリューションを含む、実験室の仕事のこのタイプで使用される材料を繰り返し、大きな温度変化を避けるのがベストです。すべての材料が必要になるまで-20℃で保存し、そして消費されるまで、その後4℃に保つ必要があります。 DNAの長期保存は-80になっているはず℃に
費やした組織、プライマーおよび/またはDNAを含むすべての材料はオートクレーブして廃棄する必要があるときに、利用されるのはもはや。処理されたすべてのサンプルエチジウムブロマイドまたはホルムアミドとの有害廃棄物として処理し、金融機関の有害物質のポリシーに従って廃棄してください。

表1:ひずみNHDP63のアンプリコンのサイズ

表2:VNTR PCRのためのサイクリングパラメータ

表3:PCRの調製

表4:組み合わせ1のアレルコール

表5:コンビネーション2のアレルコール

表6:コンビネーション3のアレルコール

表7:コンビネーション4のアレルコール

図1:VNTR - FLAのプロセスフロー図

図2。組み合わせ1アッパープライマーの(a)の準備(のエッペンドルフチューブ画像礼儀www.clker.com )。 (B)PCRのセットアップ(8 PCRのための)(www.clker.comのエッペンドルフチューブの写真の礼儀)

図3。組み合わせ1と2 VNTR PCR産物のDNAのアガロースゲル


図4。 (A)FLA板マップ(b)の FLAデータのファイル:*. FSA


図5。組み合わせ1 VNTRローカスのためのポジティブコントロールの(A)FLAのクロマトグラム(NHDP63)。(B)のアンプリコンの大きさと豊かさのピークスキャナデータ(GTA)9

図6。遺伝子座のためのPCへのPCRサンプルの比較(NHDP63)(GTA)9

図7。(TA)10の主とスタッターピーク

図8:メインまたはスタッターピークに隣接+ A(A -尾部)のピーク。

図9:(TA)18メインピーク、スタッターピークと人間のDNAのピーク


図10: らい VNTRのデータに基づいて、M.の(A)のひずみ分化M.の(B)ひずみ分化。 らい MLVA DNAフィンガープリントに基づく
ハンセン病の患者から皮膚サンプルの収集は、皮膚クリニックで働く熟練した臨床医や技術者が必要です。これらのサンプルを扱う研究室の労働者は、白衣、手袋、保護メガネを着用を着用し、人間やアルマジロ組織の感染サンプルを取り扱う際にはバイオセーフティキャビネット内で動作するように細心の注意を払う必要があります。面とツールの消毒も重要です。清潔、滅菌バイオセーフキャビネットでの作業は、DNAサンプルの汚染を回避するために重要です。
DNA抽出は、キアゲンのような企業から抽出キットの開発に比較的容易に感謝となっています。指示に注意深く従っている必要があります。使用しないときは全てのサンプルは低温に保たれるべきである。サンプルの繰り返し、極端な温度変化は避けてください。
本研究で使用したDNAプライマーは、本論文の末尾に参考文献のリストに引用されている様々な企業から注文することができます。ケアは、汚染を避けるために、DNAのない環境でプライマーを用いて動作するように注意が必要です。プライマーは、少量( 図2a)に分け、乾燥粉末として来るとTEと混合し、100μMの濃度に希釈する必要があります。プライマーのワーキング溶液をさらに10μMの濃度に希釈されています。再び、プライマーが使用され、用意されている地域/フードでDNAサンプルを使用しないでください。
使用しないときは、PCR産物はまた寒さに保つ必要があります。
3%アガロースゲルの調製は、より良いDNAのバンドの分離を与えるが、実行に時間がかかりますでしょう。純粋に定性的な目的のために、2%は通常は十分です。アガロースゲルでDNAを染色するために使用される臭化エチジウム溶液は、皮膚から吸収されている非常にアクティブな遺伝毒性物質である。このソリューションは、それは細心の注意を使用して、常に手袋を着用しているで染色したゲルを取り扱う。任意のDNAサンプルやエチジウムブロマイドの材料を取扱い後はよく手を洗う。エチジウムブロマイド染色液を廃棄する際、制度的なガイドラインに従って洗浄し、ゲル。ゲルは日常的に必須ではありません。FLA方法が確立された後、このステップを排除することができます。それは時間と試薬のかかる作業です。
FLAのための試料の調製に用いホルムアミド溶液はまた、非常に毒性があり、取り扱いには注意してください。その使用後はよく手を洗う。制度的なガイドラインに従って、それを処分する。
ピークスキャナのソフトウェアを使用してFLAの結果を読み込むことは困難な場合があります。アレルコール(タンデムリピートの数)の基本セットは、CSU( 表4-7)で開発されています。 (M.の他の株がらい研究を行っているとして、それは4月7日テーブルはすべての包括的ではないかもしれないことに留意すべきである。、記載されている範囲outsideのコピー数を持つ対立遺伝子が発見されることがあります。)一つの特定の課題は"スタッター'のピークを伴う。これらは、特に唯一、10(TA)として2〜3塩基対の繰り返しを、含むSTRをのピークの家族、です。時には読み取るための正しいピークを選択することは困難である( 図7)。この図では、190 bpの陽性対照のピークが主ピークである。 2である高さの低いピークは、4、あるいは6塩基対は、大規模なまたは主ピークよりも小さい"スタッターピーク"と呼ばれているテーリングも混乱を引き起こす可能性があります。テーリングは、以前のテキストで、 図8に記載されています。最後に、PCR産物は、サンプル中の非常に豊富である場合、ピークはダブルスパイクで表示されることがあります。この場合、ピークフォームの中央を読んで。 ( 図6、患者6を参照してください。)
データ管理は、この種の作業のための手ごわい作業になる場合があります。タスクまたはプロシージャの日付、演算子、ストリップ/プレートのマップ、FLAの受注、PCR条件とレシピ、ゲルや写真の日付、保存温度、DNAテンプレートの希釈、FLA:などのすべての実験のすべての関連情報を記録することが重要です。電子ファイルの保管場所、等グッド組織とデータの管理は、時間の時間を節約することができます将来、特定の情報の断片を探して過ごした。
ここで説明する実験室での作業は、コロラド州立大学で、世界中の他の場所で数年前から続いている。収集されたデータのすべてを意味し、どのように将来の使用の可能性があるものの拡大写真が現れ始めている。 図10Aおよび図10Bは、これらのDNAフィンガープリントが異なるM.を区別するために使用できる方法を示しています家族(10B)との間であっても国(10A)または間にらい菌。家族やコミュニティリンクされているケースはM.を運ぶことが示されているらい類似または同一のVNTRの歪みの種類の。希望は、それは、伝送ネットワークの早期発見のシステムがそれらの人々のMOSのために開発されるように、ハンセン病の伝送のモード(S)さらなる洞察を得ることが可能かもしれないということです永続的な神経学的および皮膚損傷が行われる前に、リスク、およびその治療薬物療法ではtが開始することがあります。
資金は、NIH / NIAIDの助成金RO1 - AI - 63457およびARRA助成金補助RO1 - AI - 63457 S1によって提供されていました。我々は、実験グループと共同研究者のすべての現在および過去のメンバーの貢献を認める。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
| DNeasy血液と組織のキット | キアゲン | 69504 | |
| マルチプレックスPCRキット | キアゲン | 206143 | |
| DNAプライマー | 様々な | ||
| アガロースゲル | 様々な | ||
| 5倍または6倍ゲルローディングバッファー | ニューイングランドバイオラボ | B7021S | あなた自身の*を作るために利用できるレシピ |
| 臭化エチジウム溶液 | 様々な | CONから希釈する。 | |
| こんにちは - ジホルムアミド溶液 | アプライドバイオシステムズ | 4311320 | |
| ジーンスキャン-500リズ | アプライドバイオシステムズ | 4322682 |
* http://biowww.net/buffer-reagent/6X-Gel-loading-buffer-bromophenol-blue-sucrose.html
| 機器 | コメント |
|---|---|
| 2冷蔵庫 | 4 ° C:プライマーおよび多重化試薬のためのDNAサンプルの1、1 |
| 1電子レンジ | ゲルを作るためにアガロースと水を加熱するためのまたは適切な方法 |
| 1オートクレーブ | 材料を殺菌するためのまたは圧力鍋 |
| PCRマシン | クラー |
| ピペットの2セット | 0.5から10μlを、10〜100μlを、20〜200μlを、プライマー1000μlの1セット、DNAの1セット |
| 潜水艦ゲル電気泳動ボックス | 準備ゲル用のフォームや櫛ている。 |
| 電気泳動用電源 | ゲルボックスへの接続用ケーブルを使用 |
| ヒートブロック | エッペンドルフチューブ用 |
| 遠心 | エッペンドルフチューブ/ストリップ用 |
| キャピラリー電気泳動システム(遺伝アナライザ) | またはこの分析を実行できる機関へのアクセス |
| プラスチック | 使い捨てエアロゾルピペットチップ、エッペンドルフチューブ、8ウェルストリップ、96ウェルプレート、光学的品質のいくつか |
| インターネットに接続されたコンピュータ |
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト