September 9th, 2020
本論文では、非侵襲的な液体生検法の詳細なプロトコルを紹介し、血液採取、血漿およびバフィーコート分離、cfDNAおよび生殖系列DNA抽出、cfDNAまたは生殖系列DNAの定量、cfDNA断片濃縮分析を含む。
無細胞DNAを用いたリキッドバイオプシーでは、腫瘍の変異や融合を同定し、腫瘍の種類とその薬物反応を診断できる可能性があります。組織生検とは対照的に、無細胞DNAベースのリキッドバイオプシーは、がん疾患の進行を監視するために複数回実施できる非侵襲的なアプローチを提供します。患者の血漿サンプルから循環する無細胞DNAを単離するには、100マイクロリットルのプロテイナーゼKと800マイクロリットルの溶解バッファーに1マイクログラムのキャリアRNAを補充し、1ミリリットルの患者血漿に加えます。
溶液を30秒間パルスボルテックスした後、摂氏60度で30分間インキュベートします。インキュベーションの終わりに、1.8ミリリットルの結合バッファーをチューブに加え、15〜30秒のパルスボルテックスで完全に混合します。氷上で5分間インキュベートした後、真空ポンプに接続された真空装置にシリカメンブレンカラムを挿入し、オープンカラムに20ミリリットルのチューブエクステンダーをしっかりと挿入して、サンプルの漏れを防ぎます。
インキュベーションの終わりに、混合物をチューブエクステンダーに慎重に注ぎ、真空ポンプのスイッチを入れます。すべてのライセートがカラムを完全に通過したら、真空ポンプのスイッチを切り、圧力をゼロミリバールまで解放し、隣接するカラムを汚染せずにチューブエクステンダーを慎重に廃棄します。カラムをコレクションチューブに移し、遠心分離して残留ライセートを除去します。
フロースルーを廃棄した後、600 マイクロリットルの洗浄バッファー 1 をカラムに加え、2 回目の遠心分離を行います。フロースルーを廃棄した後、750マイクロリットルの洗浄バッファー2でカラムを再度遠心分離します。フロースルーを廃棄した後、750マイクロリットルの96〜100%エタノールをカラムに加えて、追加の遠心分離を行います。
カラムを新しい 2 ミリリットルのコレクションチューブに移して別の遠心分離を行い、その後、メンブレンカラムアセンブリを新しい 2 ミリリットルの収集チューブに摂氏 56 度で 10 分間入れます。インキュベーションの終了時に、カラムを新しい1.5 mL溶出チューブに移し、50 μLの溶出バッファーをカラムに加え、室温で3分間インキュベーションします。次に、回収した溶液をGの20,000倍で1分間遠心分離し、核酸を溶出します。
DNA断片のサイズを分析するには、まずベースプレートをチッププライミングステーションに固定し、クリップを最も低い位置に調整します。新しい高感度DNAチップをチッププライミングステーションに置き、Gチップウェルの底に9マイクロリットルのゲル色素混合物を追加します。プランジャーを1ミリリットルに置き、チッププライミングステーションを閉じます。
ラッチのロックをカチッと音がするまで閉じ、タイマーを60秒に設定し、プランジャーがクリップに固定されるまで押し下げます。正確に60秒後、クリップリリースメカニズムを使用してプランジャーを解放します。プランジャーが少なくとも300マイクロリットルのマークまで後退したら、5秒間待ってから、プランジャーをゆっくりと1ミリリットルの位置まで引っ込めます。
チッププライミングステーションを開いて、9マイクロリットルのゲル色素混合物を取り出し、ゲルを高感度DNAチップGウェルの底に移します。DNAマーカーをロードするには、5マイクロリットルのDNAマーカーをラダーウェルと11サンプルウェルに分注します。ラダーとサンプルをロードするには、DNAラダーの1マイクロリットルをDNAラダーウェルに追加し、1マイクロリットルのサンプルを使用済みのサンプルウェルに追加し、1マイクロリットルのマーカーを未使用のサンプルウェルに追加します。
高感度DNAチップをアダプターに水平に置き、毎分2、400回転で60秒間渦巻き、高感度DNAチップを固定する膨らみが損傷しないように注意します。ボルテックス後、電極カートリッジが正しく挿入されていること、およびチップセレクターが二本鎖高感度DNAに配置されていることを確認します。高感度DNAチップをレセプタクルに慎重に取り付け、電極カートリッジがチップのウェルに正確に収まっていることを確認してから、蓋を閉めます。
フラグメントアナライザーソフトウェアの画面には、チップが挿入され、蓋が閉じられたことを示すチップアイコンが表示されます。解析を開始するには、アッセイメニューを開き、二本鎖DNA高感度アッセイを選択します。サンプル名をテーブルに入力し、[開始]をクリックしてチップ実行を開始します。
実行の最後に、適切な実験室の慣行に従って、すぐにチップを取り外して廃棄します。これは、代表的な神経膠腫患者から予想される無細胞DNAバイオアナライザーグラフで、無細胞DNA断片が166塩基対で濃縮されており、サンプル中にゲノムDNA汚染が観察されません。ここでは、無細胞DNAの次世代シーケンシングライブラリー調製後にも、同じフラグメント濃縮グラフが観察できます。
フラグメントの濃縮が 166 塩基対から 291 塩基対にシフトするのは、125 塩基対のインデックスとアダプターが結合されたためです。この2番目の代表的な患者では、無細胞DNA断片のごくわずかな濃縮が観察できます。セルフリーDNA濃度は低いにもかかわらず、セルフリーDNAおよびPCR増幅に次世代シーケンシングアダプターを添加すると、フラグメント濃縮グラフ上にセルフリーDNAライブラリーのピークが見え、この低濃度のセルフリーDNAサンプルからライブラリーが成功裏に調製されたことを示しています。
この 3 番目の代表的な患者では、無細胞 DNA 断片は 166 塩基対付近でピークに達しましたが、ゲノム DNA の汚染は 10, 380 塩基対の参照ラダーピーク付近でも明らかでした。血漿サンプルの溶解は、不完全な溶解が無細胞DNA収量と下流プロセス全体に影響を与えるため、このプロトコルの重要なステップです。
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
この記事では、患者の血漿サンプルからセルフリーDNA(cfDNA)を分離する非侵襲的な液体バイオプシー技術を紹介します。このプロトコルには、採血、血漿とバッフィーコートの分離、cfDNAと胚系DNAの抽出が含まれます。
Liquid biopsy using cell-free DNA enables non-invasive detection of tumor mutations and fusions, supporting repeated monitoring of cancer progression and treatment response. This approach reduces reliance on invasive tissue biopsies, facilitating longitudinal assessment of tumor mutational dynamics. The method enhances predictive confidence in target validation and therapeutic decision-making across oncology drug development pipelines.
The cfDNA isolation and analysis workflow integrates into oncology discovery pipelines from target validation through preclinical evaluation, enabling non-invasive monitoring of genetic alterations.