Bij deze studie waren geen menselijke deelnemers, menselijke weefsels of experimenten met levende dieren betrokken; Er was dus geen formele ethische goedkeuring vereist. Alle procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met institutionele en nationale richtlijnen. Het T790M-mutante plasmide werd commercieel gesynthetiseerd. Varkensbloed dat werd gebruikt om klinische monsters te simuleren, werd verkregen van een gecertificeerde leverancier die de dierenwelzijnsvoorschriften volgde, zonder betrokkenheid van levende dieren. Alle andere reagentia, waaronder magnetische kralen, primers, sondes en PCR-enzymen, werden commercieel ingekocht en gebruikt volgens de instructies van de fabrikanten.
Nucleïnezuur extractie
Nucleïnezuurextractie werd uitgevoerd met behulp van een magnetische parelextractiekit en een volautomatisch nucleïnezuurextractorinstrument. De standaardprocedure omvatte het toevoegen van 200 μL monster en 20 μL proteïnase K aan kolom 1 of 7 van de voorverpakte deepwellplaat. Vervolgens werd 15 μL magnetische kralen die bij de kit werden geleverd, toegevoegd aan kolom 2 of 8. Het extractieprogramma werd gestart op het instrument, waarbij de magnetische huls op de aangewezen plaats werd geplaatst. Na extractie werd de vloeistof uit kolom 6 of 12 overgebracht naar een nieuwe nucleasevrije buis van 1,5 ml en bewaard bij -20 °C.
Om de extractie van doelwitnucleïnezuren met een lage concentratie te optimaliseren, werden optimalisatie-experimenten uitgevoerd. De aanbevolen extractieparameters waren: lysistemperatuur 70 °C, lysistijd 10 min, 1 min voor elk van de drie wasoplossingen, 2 min drogen en 3 min elutie bij 56 °C. De meest invloedrijke parameters werden systematisch geoptimaliseerd: lysistemperatuur (62 °C, 66 °C, 70 °C, 74 °C en 78 °C), lysistijd (1, 3, 5, 7 en 9 min) en magnetische parelgrootte (100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm en 1000 nm). Deze optimalisaties werden uitgevoerd met behulp van het T790M-mutante plasmide bij 1 × 105 kopieën/μL. De magnetische kralen van 100 nm werden meegeleverd met de extractiekit, terwijl andere deeltjesgroottes werden verkregen van een biotechnologiebedrijf. De efficiëntie van elke extractieconditie werd beoordeeld door de qPCR-amplificatiecurves en Ct-waarden van de geëxtraheerde monsters te analyseren. Statistische analyse van deze resultaten werd uitgevoerd met behulp van statistische software.
Standaard plasmide-DNA
Het T790M-mutante plasmide van het EGFR-gen werd op maat gesynthetiseerd door een biotechnologiebedrijf. Vier microgram van het droge plasmidepoeder werd geresuspendeerd in 100 μL 1x TE Buffer. De plasmideconcentratie werd bepaald met behulp van een spectrofotometer. Het aantal kopieën per microliter werd berekend met behulp van de formule: Kopienummer/μL = [(6,02 × 1023) × (DNA-concentratie (ng/μL) × 10-9)] / (DNA-lengte in basenparen × 660). De concentratie van het gesynthetiseerde fragment was 1,26 × 10,9 kopieën/μL. Dit stamplasmide werd vervolgens 126-voudig verdund om een werkconcentratie van 1 × 108 kopieën/μL te verkrijgen.
Primer ontwerp en synthese
Primers en een TaqMan-sonde voor de EGFR T790M-mutatie zijn ontworpen met behulp van Primer 6 op basis van standaard primerontwerpprincipes. Stroomopwaarts primer: 5′-CCTCACCTCCACCGTGC-3′; Stroomafwaarts primer24: 5′-AGGCAGCCGAAGGGCA-3′; Sonde: 5′-FAM-AGCTCATCACGCAGCTCA-BHQ1-3′. Alle primers en sondes werden gesynthetiseerd door een commerciële oligonucleotidesynthesedienst.
Opzetten en optimaliseren van ddPCR en TaqMan fluorescentie kwantitatief detectiesysteem
Een T790M-plasmidevoorraad van 1 × 108 kopieën/μL werd verdund tot 1 × 106 kopieën/μL met behulp van 1× TE-buffer voor gebruik in ddPCR- en qPCR-systeemoptimalisatie-experimenten.
Optimalisatie van het ddPCR-systeem: Het ddPCR-systeem is geoptimaliseerd op basis van de aanbevelingen van de enzymfabrikant. Het aanvankelijk aanbevolen systeem omvatte: 7,5 μl 4x PCR-mix, 1,2-3 μl stroomopwaartse primer (10 μM), 1,2-3 μl stroomafwaartse primer (10 μM), 0,3-1,8 μl sonde (10 μM), 1-15 μl DNA-sjabloon en nucleasevrij water tot een eindvolume van 30 μl. De aanbevolen amplificatiecyclus omvatte een eerste 10 minuten bij 95 °C, gevolgd door 40 cycli van 30 s bij 94 °C en 60 s bij 55-65 °C. De gloeitemperatuur (55-61,8 °C), de primerconcentratie (1-3 μL), de sondeconcentratie (0,75-1,75 μL) en de sjabloonconcentratie (3-15 μL) werden systematisch geoptimaliseerd. Optimalisatieresultaten werden statistisch geanalyseerd met behulp van statistische software.
Optimalisatie van het qPCR-systeem: Het qPCR-systeem is geoptimaliseerd volgens de aanbevelingen van de enzymfabrikant. Het aanvankelijk voorgestelde systeem omvatte: 5 μL Taq-polymerase, 0,45 μL 250 mM MgCl2, 0,5-2,5 μL voorwaartse primer (10 μM), 0,5-2,5 μL omgekeerde primer (10 μM), 0,5-2,5 μL sonde (10 μM), 5 μL DNA-monster en nucleasevrij water tot een eindvolume van 25 μL. Het aanbevolen versterkingsprogramma was 5 minuten bij 95°C; gevolgd door 45 cycli van 15 s bij 95 °C en 30 s bij 56-64 °C, met fluorescentieverzameling bij 56-64 °C. De gloeitemperatuur (56-64 °C), de primerconcentratie (1-3 μL), de sondeconcentratie (0,5-2,5 μL) en de sjabloonconcentratie (1-5 μL) werden geoptimaliseerd. Statistische analyse van deze resultaten werd uitgevoerd met behulp van statistische software.
ddPCR en Taqman fluorescentie kwantitatieve PCR-gevoeligheidstest
Om de gevoeligheid van ddPCR versus qPCR te evalueren, werd het 1 × 108 kopieën/μL T790M-plasmide 10-voudig 10-voudig verdund met behulp van 1x TE-buffer om een concentratiegradiënt te creëren variërend van 106 tot 101 kopieën/μL. Voor ddPCR werden zeven reactieoplossingen bereid volgens het geoptimaliseerde ddPCR-systeem, één voor elke concentratie, inclusief een negatieve controle. Monsters werden op een chip van een microdruppelgenerator geladen en verwerkt met een druppelgeneratie-instrument om microdruppels te genereren. Deze druppels werden vervolgens geamplificeerd met behulp van een PCR thermal cycler en vervolgens geanalyseerd door een digitaal PCR-detectie-instrument. Tegelijkertijd werden zeven reactieoplossingen bereid op basis van het geoptimaliseerde qPCR-systeem, met identieke sjablonen. Deze werden uitgevoerd op een real-time PCR-instrument om de respectieve gevoeligheden van de twee benaderingen te beoordelen (n = 3).
ddPCR herhaalbaarheidstesten
Om de herhaalbaarheid te beoordelen, werd standaard T790M-plasmide-DNA met 1 × 108 kopieën/μL verdund om hoge (1 × 106 kopieën/μL), gemiddelde (1 × 104 kopieën/μL) en lage (1 ×10 2 kopieën/μL) concentratiestandaarden te genereren. Er werden zes reactieoplossingen bereid volgens het geoptimaliseerde ddPCR-systeem. Monsters werden op een chip van een microdruppelgenerator geladen en met een druppelgeneratie-instrument verwerkt om microdruppels te vormen. De microdruppels werden vervolgens geamplificeerd met behulp van een thermische cycler en geanalyseerd door een digitaal PCR-detectie-instrument. Er werd een negatieve controle opgenomen. Het experiment werd in drievoud uitgevoerd. De reproduceerbaarheid werd geëvalueerd door amplificatieprofielen te vergelijken en de variatiecoëfficiënt (CV) van de drie experimentele replicaten te berekenen.
Analoog monster testen
Om de betrouwbaarheid van de DdPCR- en qPCR-systemen van de T790M-mutatie te testen, gebruikten we varkensbloed dat willekeurig werd gemengd met respectievelijk hoge en lage concentraties van T790M-mutatiestandaardplasmiden, en varkensbloed zonder gemengde standaardplasmiden werd gebruikt als negatieve monsters, en 15 gesimuleerde monsters werden willekeurig bereid en nucleïnezuur werd geëxtraheerd uit de gesimuleerde monsters, en gedetecteerd met behulp van respectievelijk de ddPCR- en qPCR-methoden.
Statistische analyse
Alle experimenten werden uitgevoerd in ten minste drie technische replicaten. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD). Statistische analyses werden uitgevoerd met behulp van GraphPad Prism 10-software. Verschillen tussen groepen werden geanalyseerd met behulp van Student's t-test of eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA), indien van toepassing. Een p-waarde van minder dan 0,05 werd als statistisch significant beschouwd.