マラリアを媒介する蚊は、分子技術を用いてのみ検出できる疫学的に重要な特性を多数持っています。MALDI-TOFベースのSNPジェノタイピングプラットフォームを利用して、マラリアベクターの複数の主要な形質(種、殺虫剤耐性、寄生虫感染、宿主選択)を同時に検出するためのアッセイを開発しました。
方法論記事
マラリアを媒介する蚊は、分子技術を用いてのみ検出できる疫学的に重要な特性を多数持っています。MALDI-TOFベースのSNPジェノタイピングプラットフォームを利用して、マラリアベクターの複数の主要な形質(種、殺虫剤耐性、寄生虫感染、宿主選択)を同時に検出するためのアッセイを開発しました。
ハマダラカ種複合体は、アフリカの蚊を送信する主要なマラリアが含まれています。これらの種は、そのような医学的に重要であるので、いくつかの特徴は、典型的には、疫学的研究を支援するために、分子アッセイを使用して特徴づけられる。これらの特性は、種の同定、殺虫剤抵抗、寄生虫感染状況、およびホストの好みが含まれています。 ハマダラカ複合体の集団は、形態学的に区別できないので、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、伝統的に種を識別するために使用される。種が分かると、いくつかの下流のアッセイは、日常的にさらなる特性を解明するために行われる。例えば、パラ遺伝子におけるKDRとしても知られている突然変異は、DDTおよびピレスロイド殺虫剤に対する耐性を付与する。さらに、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)またはマラリア原虫DNAの検出PCRアッセイは、蚊の組織に存在する寄生虫を検出するために使用される。最後に、combinatioPCRおよび制限酵素消化物のnは、ホスト固有のDNAのための蚊吸血をスクリーニングすることによって、ホスト·プ(動物の血液対例えば 、ヒト)を解明するために使用することができる。私たちは、一度に96または384のサンプルについて、単一の多重反応ジェノタイピング33SNPsに上記アッセイの全てを兼ね備えたマルチ検出アッセイ(MDA)を開発した。 MDAは、種、 プラスモディウム検出、およびホスト血液を識別するための複数のマーカーが含まれているので、偽陽性または陰性の発生の可能性が大幅に形質ごとに1つのマーカーを含む、前のアッセイから減少する。この堅牢でシンプルなアッセイは、コスト効率と既存のアッセイの時間の割合は、これらの重要な蚊の特性を検出することができます。
ハマダラカarabiensis、ハマダラカcoluzziiとハマダラカは、アフリカ1におけるマラリア伝送に関与する主要なベクトルです。これら3種は2形態学的に区別できないとだけ分子アッセイ3-9で区別することができます。また、日常的疫学的および集団遺伝学研究を支援するために行われ、多くの下流のアッセイが存在する。これらには、(1)分化アイランド10-12のための遺伝子型決定アッセイを、 パラ遺伝子のアミノ酸コドン位置番目 1014で非同義SNPを認識する(2)遺伝子型決定アッセイ( ノックダウン抵抗 、又はkdrの 、SNP)13を含む-18、(3)寄生虫の検出PCR 19-23、及び(4)蚊の中腸24,25にホスト固有のDNAをスクリーニングする。
私たちは、の目標を持つ単一の多重反応にすべてのこれらのアッセイを組み合わせたマルチ検出アッセイ(MDA)を開発アフリカのマラリアベクトルの疫学的に重要な特性をalyzing。 MDAアッセイは、(1)種を検出するための複数のマーカー(A.のarabiensis、A.のハマダラカ、A.のcoluzzii、または3つの他の(なし))kdrの SNPの中で示される、(2)殺虫剤抵抗性(L1014F とL1014S両方)を含む二つの主要なマラリア原虫の、(3)存在下、熱帯熱マラリア原虫およびP.三日熱マラリア原虫 、一鳥類六哺乳類宿主から(4)血液源。
伝統的に、これらのアッセイは、別個のポリメラーゼ連鎖反応を行った。すべてのこれらのアッセイは、従来のPCRプラットフォームを使用して行われている場合には、8-10 PCR反応アッセイを実施し、ゲル電気泳動工程を伴う必要があります。ここで紹介するMDA法は全体で約5時間かかりますしながら、文書化の結果への準備から、個々のPCR反応は、4-5時間かかります。これだけで人件費の90%の節約と等価である。 MDAはここで紹介する5ドルの費用すべての33のSNPの遺伝子型を決定するためにサンプルあたり。これはサンプルあたり約1.50ドルのコスト、これシングルアガロースゲルベースアッセイよりもかなり安価である。 MDAがカバーするすべての特性を検出するアッセイは、サンプルあたり$ 12〜15の費用で8-10別々のアガロースゲルに基づくアッセイの最小値を必要とするであろう。また、MDAは大幅に各寄生虫またはホストソースを検出するための少なくとも3つのマーカーを利用することにより、偽陽性または陰性のを発生させる可能性を低減します。
我々が利用プラットフォームはマラリアベクトルに限定されるものではなく、医学、獣医学、および基本的な生物学26-28など、多種多様な用途で使用することができる。深い関連研究または集団遺伝学サンプル(数百程度)を多数同時に複数のマーカーのための費用対効果のアッセイスクリーニングが必要含む研究。 2つ以上の別々のPCRアッセイを利用するほとんどの研究は、低コストで迅速な結果を得るために、MDAを実装することができます。
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1. PCR増幅
3. SNP拡張
質量分析を最適化するため4.エアコンSNP拡張製品
5. MALDI-TOF質量分析
6。データ分析
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種の同定:
サンプルは3種の一つではない場合は、次の5個のSNPは、一緒に、3個のSNP(01073から213、04679から157と10313の3種(A.のarabiensis、AをcoluzziiとA.ハマダラカ )( 表4)。識別する-052)を増幅することができない。
殺虫剤抵抗性を推測するためのKDR遺伝子型:
パラ電位依存性ナトリウムチャネルの1014 番目のコドンは、KDRに対応している。 1014 番目のコドンの第 2 および第 3ベース上の2つのSNPは、3つの可能なアミノ酸を決定する。遺伝子型の可能な組み合わせを表5に記載されています。このSNPはアフリカのマラリアベクトルの3種のために...
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飛行時間(MALDI-TOF)質量分析法33-37 - PCR増幅、エビアルカリホスファターゼ(SAP)反応、SNP拡張、伸長産物の調節、およびマトリックス支援レーザー脱離/イオン化:MDAは、5つの主要なステップから構成されている。最初のPCR増幅工程は、十分な鋳型DNAがSNP伸長工程で使用できるように各SNPに隣接するDNAを増幅する。 SAPの反応は以下のSNP伸長工程を妨害する可能性が使用されていないdNTPを中和する。 SNP拡張は、SNP遺伝子座と質量修飾ターミネーターヌクレオチドごとに単一の伸長プライマーを伴う。 3 '末端修飾ヌクレオチドは、伸長プライマーに組み込まれることから、その後のヌクレオチドを防ぐ。このように、単一塩基の質量は、対応するSNPの遺伝子型を示している。
このアプローチの成功を確保する上で最も重要なステップは、標的生物に存在する多型の良いデータセットをしているS。私たちは、種の同定(N> 900)10,12,38-40及びKDR(N> 1,000)1...
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著者らは開示するものは何もない。
私たちは、博士に感謝。タンザニアから蚊の標本を提供するためのグラスゴー大学のUCデービス博士カタリーナKreppelでアンソニー·コーネルとローラ·ノリス。私たちは、ザンビアから蚊のサンプルを共有するための公衆衛生のジョンズホプキンススクールさんスミタ·ダス博士ダグラスノリスに感謝。我々はまた、アッセイデザインのトレーニングのために獣医遺伝学研究所の李氏V.ミロンに感謝。この作品はR01AI 078183とR21AI062929を付与国立衛生研究所によってサポートされていました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| MassARRAY Analyzer Compact | Sequenom | MT9 | MALDI-TOF質量分析は、核酸を分析するためのゲノムアプリケーション向けです。 |
| MassARRAY Nanodispenser | Sequenom | RS1000 | 完成したiPLEX反応生成物を、SAP |
| キットを含むiPLEXアッセイに使用する | iPLEX Gold Genotyping Reagent Set | Sequenom | 10158 |
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