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Research Article
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Erratum Notice
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Wild-type blocking PCR에 이어 직접 염기서열분석(direct sequencing)은 다양한 샘플 유형에서 저주파 체세포 돌연변이를 매우 민감하게 검출할 수 있는 방법을 제공합니다.
정확한 탐지 및 저주파 돌연변이의 식별은 치료 중 내성 돌연변이 신흥 심사, 치료 후 잔여 질병을 평가할 때 문제가 될, 또는 수의 환자가 몇 순환 종양 세포가있을 때. 서열 분석 하였다 PCR 차단 야생형 이러한 저주파 변이를 검출하는 방법으로 고감도, 유연성 및 단순성을 제공한다. 신설하거나 이전에 종래의 PCR 계 서열 분석에 핵산 올리고 뉴클레오티드 로크 설계 정의를 첨가함으로써, 1000 WT 대립 유전자의 배경에서 약 1 돌연변이 대립 유전자의 민감도 (1,000 1)를 실현할 수있다. 탈 아미 노화 이벤트와 연관된 시퀀싱 아티팩트 일반적 부분적 추출 단계 동안 우라실 DNA 글리코의 사용에 의해 해결 될 수 포르말린 고정 파라핀 조직에서 발견. 최적화 된 프로토콜은 여기에서 MyD88 돌연변이를 검출하기위한 특정이지만, 어떤을 설계하는 템플릿 역할을 할 수 있습니다WTB-PCR 분석. PCR 및 실시간 정량 PCR 가양 적게 발생, 유연성 및 구현의 용이성을 포함 특정 대립 유전자를 포함하여 낮은 주파수 변이의 검출에 대한 기타 일반적으로 사용되는 분석을 통해 WTB-PCR 분석의 장점, 둘 다 알려진 감지 할 수있는 능력 알 수없는 돌연변이.
생거 시퀀싱은 전통적으로 알려진 알 수없는 체세포 돌연변이 시험에서 황금 표준되었습니다. 생거 시퀀싱의 한계 중 하나는 검출 한계 인 (~ 10 - WT의 배경에 20 % 돌연변이 대립 유전자 1). 감도 수준은 몇 순환 종양 세포 또는 골수 (BM)이 고르지 때와 암성 조직 또는 환자 샘플에 존재할 수있는 낮은 수준의 체세포 돌연변이를 검출하기위한 부적절한. 이것은 또한 치료 후 잔여 질병을 평가 또는 혼자 두 기존의 염기 서열에 의해 어려운 치료 중에 새로운 저항 변이를 감지한다. 잠긴 핵산 (LNA)와 종래의 PCR 대체함으로써 생거 시퀀싱에 PCR (WTB-PCR)을 차단 야생형를 매개 성, WT의 배경 최대 0.1 % 돌연변이 대립 유전자의 감도는 2, 3, 4를 달성 할 수있다. 에서WT WT DNA의 DNA 증폭 방지하여 우선적으로 결합 - (NT 14 ~ 10) 차단 (LNA) 올리고 WTB-PCR은, 돌연변이 대립 유전자 농축 짧은의 첨가를 통해 달성된다. 돌연변이 풍부한 WTB-PCR 제품은 다음 순서가 될 수있다. WT DNA를 차단하기보다는 특정 돌연변이 선택 WTB-PCR은 분 세포 분획에 존재하는 알려진 알려지지 돌연변이 농축을 허용한다.
여러 방법이 현재 작은 세포 분획에 돌연변이를 검출하기 위해 사용된다. 이는 고성능 액체 크로마토 그래피 (DHPLC), 비드, 에멀젼, 증폭, 및 마그네틱들 (빛나는), 전계 유도 방출 측정 (EFIRM) 변성 대립 유전자 특이 적 PCR 증폭 불응 돌연변이 시스템 (ARMS), 높은 해상도를 포함 녹는 점 등이있다. 그러나, 이러한 방법의 대부분은 가양 만 분석은 4 설계된 하나의 돌연변이를 검출 할 수있는 능력에 의해 제한된다 >>6 앰플 리콘 기반 NGS 5 문제를 제기 할 수있다.
여기에서는 Albitar 등에 의해 기술 된 바와 같이 골수 분화 인자 88 유전자의 돌연변이에 대해 스크리닝 WTB-PCR에 의해 달성 감도의 증가를 보여준다. 3에서 MyD88의 mutatioNS는 발덴 스트롬 마크로 글로불린 혈증 (WM) 알 수없는 의미 (IgM의-MGUS)의, IgM의 단일 클론 감마 병증, 비장 한계 영역 림프종 (SMZL)에서 중요한 진단 및 예후 인자, 그리고 큰 B 세포 림프종 (DLBCL)을 확산. 에서 MyD88 돌연변이는 WM의 거의 모든 경우와 면역 글로불린 M (IgM의) MGUS를 -secreting 환자의 약 50 %에서 발견된다. 이에 대해서,에서 MyD88 돌연변이는 SMZL 환자의 0 내지 6 %에서 발견 다발성 골수종 7, 8 결석된다. 겹치는 형태 학적, immunophenotypic, 염색체 및 WM 및 SMZL 또는 종종 감별 진단을 복잡하게 할 수-IgM의 다발성 골수종 사이의 임상 적 특성 때문에하는 돌연변이에서 MyD88의 존재하에 유용한 식별 9 인자로서 작용할 수있다. 에서 MyD88 돌연변이 또한, 치료 (7) 다음 DLBCL와 가난한 전체 생존 환자에서 더 큰 질병 부담과 관련이있다 10. 또한에서 MyD88 돌연변이가 자주보다 활성화 된 B 세포 형 (ABC) DLBCL에서 발견되기 때문에 B가 셀 형상 (GCB) DLBCL 또는 기본 종격동 B 세포 림프종 (PMBL)에서 MyD88 돌연변이 상태가로서 작용할 수 배 중심 ABC 방송의 아형 (11), (12)에 대한 대리 마커.
여기에 제공된 상세한 프로토콜은 새로운 분석법이 개발 될 수 있거나 대부분의 기존 서열 분석을 용이하게 정확하게 다양한 샘플 종류 저주파 돌연변이를 검출하도록 구성 될 수있는 주형으로 작용한다. 이 접근법은 또한 모니터링하거나 종양 환자가 치료 표적 항생제로 처리되는 동안 생길 수 심지어 박테리아 개발할 수 내성 돌연변이를 검출하기 위해 사용될 수있다. 또한, 주소, 특히 포르말린 고정 파라핀 (FFPE) 조직에 돌연변이 농축과 관련된 많은 문제 구제.
윤리 성명서 : 인간의 모든 샘플 테스트는 임상 시험 심사위원회 (IRB)의 승인을 얻은 후 시행 하였다.
1. FFPE 조직에서 DNA 추출, 말초 혈액 및 골수 대기음
PCR을 차단 2. 야생형
WTB-PCR 제품의 3 연속
시퀀싱 결과 4. 분석
확장시 WTB-PCR의 개념적 개관도 1에 제시된다. 블로커-DNA 하이브리드의 단일 염기 미스 매치가 크게의 용융 온도 감소하므로 (ΔT의 m = 20 - 30 °의 C)에서, WT 대립 유전자의 증폭을 돌연변이 주형 DNA는 확장자 (17)을 완료 할 수없는 상태에서 차단된다. WT 선형 DNA 증폭 동안 이러한 방식으로, 돌연변이 DNA를 기하 급수적으로 증폭된다.
WTB-PCR에 의해 달성 돌연변이 농축 시연은도 2에 제시된다. 와 돌연변이가없는 환자의 게놈 DNA를 테스트했다 재래식 WTB-PCR 후 WTB-PCR에 의해 달성 전형적인 농축 및 WT DNA에 잘못된 반응의 부족을 보여 염기 서열. WTB MMX-PCR에 사용 된 차단기의 작동 농도 적정 실험들에 의해 결정되어야위양성 결과 또는 전체적으로 WT DNA의 증폭을 차단하지 않으면 서 hould 돌연변이 요구되는 레벨의 농축을 달성한다. WTB-PCR 산물의 염기 서열 분석은 돌연변이 대립 유전자 농축 종래 PCR 3 16 %와 비교하여 WT의 배경 0.5 %, 돌연변이 대립 유전자를 초과 검출 한계를 보여준다.
임상 시험의 민감도의 증가의 효과는 시험 된 시료에서 종양 세포의 상대적인 양에 따라 변할 수있다. 방법 비교 연구에서, 여기에 설명 된 WTB-PCR 분석은 돌연변이에서 MyD88의 64 %를 WM MGUS 3 또는 환자의 통상적 인 시험 놓친 것이 입증되었다.
PCR 후 정수기 경우 차단기의 너무 높은 농도가 사용되는 경우 또는 신호 강도 (도 3)에서 이탈 특성이 종종 보여진다기 양방향 시퀀싱하기 전에 차단기를 제거하는 데 실패했습니다. 자성 비드 정제 효소의 정제를 대입하면 후자가 설명된다. 효소 정제 큰 시료 번호 작업 매력적인 옵션은 비록 그것이 용액에서 이전 순서에 차단기를 제거하는 데 실패, 그것은 WTB-PCR과 응용에 부적절한.
서열 아티팩트의 예가 빈번 시토신 탈 아미 노화의 결과 FFPE 유래 DNA에서 발견되는 (C : G> T : A),도 4 (3), 18, 19, 20에 나타내었다. 사이토 신 탈 아미노 실제 원인이 제대로 이해 되더라도, 돌연변이 대립 유전자 풍부 어떤 PCR 기초 분석법은 이러한 저주파 아티팩트 (21, 22)을 검출한다. 때문에 마약 단속반에 오탐 (false positive)mination은 고품질의 템플릿 물질로 시작하여 피할 수있다; 이것이 가능하지 않은 많은 경우에, 추출시 우라실 DNA 글리코 (UDG) 치료는 탈아 민화 생성물의 빈도와 강도를 제한하는데 도움이 될 수있다. 합니다 (FFPE DNA 키트의 일부로서) 추출시 FFPE 조직 UDG 소비세 처리하여 인위적으로 유도 C 방지 시토신 잔기 deaminated : G> T하십시오 돌연변이. 그러나 자주 CpG 디 뉴클레오티드에서 발생 -5- 메틸 시토신 잔기 UDG하여 절제 될 수없는 티민에 deaminated된다. 그 결과 시퀀싱 유물은 매우 인식하고도 4에서 알 수있는 바와 같이 종종 탠덤 돌연변이로 나타납니다. 샘플들은 이미 추출 된 경우 UDG 처리는 비교적 낮은 DNA 손실 이차 추출로 구현 될 수있다.

그림 1 : 개념 비켜WTB-PCR의 rview. 블로커-DNA 하이브리드의 단일 염기 미스 매치는 최대 30 ° C에 의한 T m을 감소시킨다. 블로킹 올리고 뉴클레오티드를 설계하는 단계 (10)의 T의 m 갖도록함으로써 - 확장 중 온도보다 15 ° C를 돌연변이 DNA의 증폭을 허용하면서, WT DNA의 증폭이 차단된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2 :와 돌연변이가없는 환자의 게놈 DNA를 테스트했다 재래식 WTB-PCR 후 WTB-PCR에 의해 달성 할 수있는 일반적인 농축을 입증하는 염기 서열. WTB-PCR을 달성하기 위해 사용되는 차단제의 최종 농도는 WT의 DNA에서 위양성을 유발하거나 amplifica을 차단하지 않으면 서 최대 돌연변이 농축을 달성하도록 선택 하였다완전히 WT DNA의 기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 3 : 효소 PCR 정제 대신 자성 비드를 사용하는 경우 신호 강도 특성 이탈 볼. 효소 정제 양방향 시퀀싱 전에 차단기를 제거하지 못하기 때문에이 쉽다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 4 : C : G> T : 순서화 아티팩트 FFPE 조직에서 발생 시토신 또는 시토신이 메틸화되는 V deaminated각각 우라실 또는 티민에 IA 포르말린 고정. 우라실 DNA 글리코 (UDG)의 순서 아티팩트를 줄일 수 있도록 사전 WTB-PCR로 우라실을 절제 할 수 있습니다. 그러나, 자주의 CpG 섬 발생 deaminated -5- 메틸 시토신, 티민의 결과는 UDG하여 절개 될 수 없다. WTB-PCR에 사용되는 차단기의 농도를 낮추면 UDG 처리에 의해 해결할되지 시퀀싱 유물의 발생을 감소하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Wild-type blocking PCR에 이어 직접 염기서열분석(direct sequencing)은 다양한 샘플 유형에서 저주파 체세포 돌연변이를 매우 민감하게 검출할 수 있는 방법을 제공합니다.
저자는 인정하지 않습니다.
| 1.5 또는 2 mL Safe-Lock 마이크로 원심분리기 튜브 | Eppendorf | 05-402-25 | |
| 100% 알코올 | VWR | 89370-084 | 조직학 등급; 91.5% 에탄올, 5% 이소프로필 알코올, 4.5% 메틸 알코올 |
| 3730XL 시퀀서 | ABI | 또는 동급 | |
| Agencourt AMPure XP | Beckman Coulter | A63881 | 마그네틱 비드 PCR 정제용 |
| 알루미늄 밀봉 포일 | GeneMate | T-2451-1 | PCR 및 냉장 보관용 |
| BigDye Terminator v3.1 주기 염기서열분석 키트 | Life Technologies | 4337455 | 양방향 염기서열분석용. 5x Sequencing Buffer |
| Centrifuge 5804 시리즈 | Eppendorf | A-2-DWP 로터(PCR 플레이트용) | |
| 96웰 플레이트용 냉각판 | Eppendorf | Z606634 | |
| DNAse, RNAse-free, 초순수 | |||
| dNTP (100 mM) | Invitrogen | 10297-117 | |
| DynaMag-96 사이드 스커트 자석 | Thermo Fisher Scientific | 12027 | PCR 정제에 사용됩니다. |
| 에탄올 앱솔루트 | Sigma | E7023 | 200 proof, 분자생물학 |
| Exiqon 웹사이트 Oligo Tools | www.exiqon.com/oligo-tools | ||
| FastStart Taq DNA polymerase (5 U/µ L) | Roche | 12032937001 | With10x 집중 PCR 반응 버퍼, 20 mM MgCl2 |
| Gel 전기영동 장치 | 2% 아가로스 젤 | ||
| GeneRead DNA FFPE 추출 키트 | Qiagen | 180134 | 염기서열분석 아티팩트를 줄이는 데 필요한 우라실 DNA 글리코실라아제를 함유 |
| Hi-Di 포름아미드 | ABI | 4311320 | 염기서열분석을 위해 사용됩니다. |
| LNA 올리고뉴클레오티드 | Exiqon | 500100 | 5'-TCAGA+AG+C+G+A+C+T+G+A+T+CC/invdT/ (+N = LNA 염기) |
| M13-F 염기서열분석 프라이머 | ABI | 5'-tgt aaa acg acg gcc agt | |
| M13-R 염기서열분석 프라이머 | ABI | 5'-cag gaa aca gct atg acc | |
| Mastercycler Pro S Thermocycler | Eppendorf | E950030020 | |
| Microcentrifuge Model 5430 | Eppendorf | FA-45-30-11 rotor (1.5/2 mL microcentrifuge tubes용) | |
| NanoDrop 2000 분광광도계 | Thermo Fisher Scientific | ||
| PCR 포워드 프라이머 | IDT | 5'-tgt aaa acg acg gcc agt TGC CAG GGG TAC TTA GAT GG | |
| PCR 리버스 프라이머 | IDT | 5'-cag gaa aca gct atg acc GGT TGG TGT AGT CGC AGA CA | |
| PCR plates | GeneMate | T-3107-1 | |
| 피펫터 | 20, 200, 1,000 &마이크로; L | ||
| 플레이트 격막, 96 웰 | ABI | 4315933 | |
| QIAamp DNA 미니 키트 | Qiagen | 51304 | BM 흡인 및 말초 혈액용 |
| SeqScape Sortware v3.0 | ABI | 4474978 | 염기서열 분석 |
| 슬라이드 바구니 | |||
| 아세트산 나트륨 (3 M, pH 5.2) | Sigma | S7899 | |
| 멸균 여과 피펫 팁 | 20, 200, 1,000 &마이크로; L | ||
| 써모믹서 C | Eppendorf | 5382000023 | |
| Vortex genie | Scientific Industries | SI-0236 | |
| 세척 reservoir | ~ 1,000 mL | ||
| Xylene | VWR | 89370-088 | 조직학 등급 |