Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Cyfrowy PCR oparty na chipie do wykrywania rzadkich wariantów transkryptu za pomocą chipa nanofluidycznego

1.4K wyświetleń

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Źródło: Molinari, C., et al. Wykrywanie rzadkiego wariantu transkryptu CDH1 w świeżo mrożonych tkankach raka żołądka za pomocą cyfrowego PCR opartego na chipie. J. Vis. Exp. (2018).

Ten film demonstruje cyfrowy PCR oparty na chipie — odmianę techniki cyfrowego PCR, która jest przydatna w wykrywaniu rzadkich wariantów transkryptu. Reakcja PCR jest podzielona na komory nanofluidycznego chipa, z których każdy działa jak niezależna reakcja. Detekcja sygnałów fluorescencyjnych z komór ze wzmocnionymi celami potwierdza obecność w próbce rzadkich wariantów transkryptu.

Protokół

Wszystkie procedury z udziałem ludzi zostały przeprowadzone zgodnie z instytucjonalnymi, krajowymi i międzynarodowymi wytycznymi dotyczącymi dobrobytu ludzi i zostały sprawdzone przez lokalną komisję rewizyjną instytucji.

UWAGA: Ta procedura jest specjalnie zaprojektowana do wykrywania małej liczby cząsteczek cDNA w świeżo zamrożonych tkankach ludzkich. Skrawki tkanek zostały wycięte na suchym lodzie, gdy były jeszcze zamrożone, z wcześniej zwalidowanych próbek guza żołądka lub normalnych tkanek pochodzących od pacjenta.

1. Izolacja i oczyszczanie RNA

  1. Ekstrakcja RNA
    nuta: Izolację RNA przeprowadza się pod maską przy użyciu określonego produktu (patrz Tabela materiałów). Jednak na rynku dostępnych jest wiele zestawów izolacyjnych.
    1. Homogenizować 50 - 100 mg drobno pokrojonej, świeżo zamrożonej próbki tkanki w probówce o pojemności 1,5 ml z 1 ml odczynnika do izolacji RNA i energicznie wirować przez 15 s. Inkubować probówki w temperaturze -80 °C przez noc.
    2. Inkubować probówkę zawierającą próbkę w temperaturze pokojowej przez 5 minut i mieszać przez wirowanie przez 15 sekund.
    3. Trzymaj probówkę na lodzie, dodaj 200 μl chloroformu i energicznie wiruj przez 15 sekund.
    4. Inkubować probówki w temperaturze pokojowej przez 60 s i odwirowywać je przy 12 000 x g przez 15 minut w temperaturze 4 °C.
    5. Przenieść fazę wodną do probówki o pojemności 1,5 ml i dodać 20 μg glikogenu.
      nuta: Ważne jest, aby ostrożnie unikać przenoszenia jakichkolwiek warstw interfazowych lub organicznych w celu zmniejszenia zanieczyszczenia.
    6. Dodać 500 μl izopropanolu, odwracając probówkę do wymieszania i inkubować na lodzie przez 10 minut.
    7. Odwirować probówkę o stężeniu 12 000 x g przez 15 minut w temperaturze 4 °C w celu wytrącenia RNA.
      nuta: RNA będzie obecne w żelowym granulie z boku i na dole probówki, często niewidocznym po odwirowaniu.
    8. Usunąć supernatant bez naruszania osadu i przemyć go 1 ml 75% etanolu przez pipetowanie.
    9. Odwirować probówkę o stężeniu 7 500 x g przez 5 minut w temperaturze 4 °C i usunąć supernatant bez naruszania osadu.
    10. Pozostaw osad do wyschnięcia, aż osad stanie się przezroczysty i rozpuść go w 50 μl wody wolnej od RNaz.
    11. Próbki należy zamrozić w temperaturze -80 °C co najmniej przez noc przed oznaczaniem ilościowym.
  2. Eliminacja genomowego DNA i oczyszczanie RNA
    nuta: Etap trawienia DNazy, po którym następuje oczyszczanie RNA za pomocą kolumny, jest zalecany do analiz celów o niskiej liczebności w celu strawienia zanieczyszczającego DNA.
    1. Rozpuścić liofilizowaną DNazę I (1 500 jednostek Kunitza) w 550 μl wody wolnej od RNaz za pomocą strzykawki, delikatnie wymieszać przez odwrócenie fiolki i podzielić odtworzony roztwór podstawowy na podwielokrotności.
    2. Przenieść do probówki o pojemności 1,5 ml obliczoną objętość próbki z 15 μg RNA, 10 μl buforu do wytrawiania DNazy z zestawu (wymienionego w tabeli materiałów), 2,5 μl roztworu podstawowego DNazy I i wodą wolną od RNaz do 100 μl. Inkubować w temperaturze pokojowej przez 10 min.
    3. Dodać 350 μl buforu do lizy tkanek (z zestawu, patrz tabela materiałów) i wymieszać przez pipetowanie.
    4. Dodać 250 μl 100% etanolu i wymieszać pipetując.
    5. Przenieść całą objętość (700 μl) do nowej kolumny wirowej i odwirować przy 12 000 x g przez 15 sekund.
    6. Przenieść filtr do nowej probówki zbiorczej, dodać 500 μl 80% etanolu do kolumny i odwirować przy 12 000 x g przez 2 minuty.
    7. Otworzyć pokrywę kolumny wirującej i odwirować przy 12 000 x g przez 5 minut z nową probówką zbiorczą w celu wysuszenia filtra, a następnie przenieść filtr do probówki o pojemności 1,5 ml.
    8. Dodać 14 μl wody wolnej od RNaz bezpośrednio do kolumny filtracyjnej i odwirować przy 12 000 x g przez 1 min.
    9. Próbki należy przechowywać na lodzie i przystąpić do oznaczania ilościowego przy użyciu 2 μl próbki na spektrofotometrze laboratoryjnym lub przechowywać RNA w temperaturze -80 °C do czasu użycia.

2. Konfiguracja cyfrowej reakcji PCR

  1. Mieszanie reakcyjne dPCR i przygotowanie próbki
    1. Rozmrażać mieszankę wzorcową i test w temperaturze pokojowej przez co najmniej 20 minut.
    2. Rozcieńczyć próbki cDNA do stężenia 300 ng w 6 μl wody.
    3. Delikatnie zmieszaj mieszankę wzorcową i przygotuj ją w sterylnej probówce z 8,7 μl mieszanki wzorcowej, 0,87 μl specjalnie zaprojektowanego startera testowego CDH1a i 1,83 μl wody wolnej od nukleaz, aby uzyskać końcową objętość 11,4 μl.
      nuta: Szczegółowe informacje na temat specjalnie zaprojektowanego startera testowego CDH1a znajdują się w Tabeli materiałów.
    4. Przenieść 11,4 μl przygotowanej mieszaniny do rozcieńczonej próbki cDNA, delikatnie wymieszać i krótko odwirować.
      nuta: Objętości zawierają 20% nadwyżki, aby skompensować utratę objętości spowodowaną pipetowaniem. Przygotować mieszaninę dla wszystkich próbek i kontroli bez matrycy (NTC).
  2. Przygotowanie wiórów
    Uwaga:
    Aby uzyskać optymalne wyniki, załaduj żetony tak szybko, jak to możliwe.
    1. Podłącz ładowarkę wiórów i poczekaj, aż kontrolka zmieni kolor na zielony.
    2. Zdjąć nasadkę strzykawki z płynem zanurzeniowym, delikatnie odciągając tłok o 1 - 2 mm i zwalniając go, aby ułatwić ten krok, a następnie zastąpić go końcówką.
    3. Weź nowy chip i zanotuj kod napisany na pokrywie, aby skojarzyć go z próbką.
    4. Chwyć ostrożnie pokrywkę za bok, zdejmij folię ochronną i umieść pokrywkę lepką stroną do góry we właściwej orientacji.
    5. Ostrożnie podnieś wiór, uważając, aby nie dotknąć części wewnętrznej, i załaduj go do gniazda wiórów we właściwej pozycji, naciskając dźwignię, aby otworzyć zacisk.
    6. Załaduj nowy nóż załadowczy na ładowarkę i delikatnie go popchnij, aby upewnić się, że jest dobrze osadzony.
    7. Przenieś 14,5 μl mieszaniny reakcyjnej dPCR na ostrze ładujące bez tworzenia pęcherzyków powietrza lub odchylania ostrza, po czym naciśnij przycisk ładowania, aby rozprowadzić objętość na chipie.
    8. Użyj strzykawki z płynem zanurzeniowym, aby przenieść około 20 kropli na powierzchnię wióra, uważając, aby nie dotknąć powierzchni końcówką.
      nuta: Ważne jest, aby pokryć całą powierzchnię bez rozlewania płynu na krawędzie.
    9. Obróć ramię ładowarki, aby pokrywa zetknęła się z wiórem i dociśnij przez 15 sekund.
    10. Naciśnij przycisk pokrywy, aby zwolnić chip i przywrócić ramię do pozycji.
    11. Przytrzymaj zmontowany chip pod kątem 45° i ostrożnie dozuj płyn zanurzeniowy za pomocą strzykawki przez otwór napełniania, lekko obróć chip, aby upewnić się, że nie ma pęcherzyków powietrza, i usuń nadmiar płynu sterylną chusteczką.
    12. Uszczelnij pojemnik na wióry, delikatnie odklejając etykietę na górze pokrywy chipsów i dociśnij port napełniania przez co najmniej 5 sekund.
    13. Przechowuj chip w ciemności, aż będzie gotowy do załadowania do termocyklera.
      nuta: Przygotowane chipsy należy zużyć w ciągu 2 godzin.
  3. Reakcja dPCR
    1. Otwórz pokrywę i zainstaluj adaptery do obu bloków, nawet jeśli używany jest jeden blok.
    2. Umieść wióry na bloku próbki we właściwej pozycji.
      nuta: Port napełniania musi być skierowany do przodu termocyklera w pozycji podniesionej, aby umożliwić wszelkie pęcherzyki powietrza unoszenie się do góry bez naruszania okienka chipa. Użyj pustych żetonów, aby zrównoważyć dwa bloki.
    3. Połóż podkładkę termiczną na bloku próbki, aby całkowicie zakryć wióry.
    4. Zamknąć pokrywę i rozpocząć przebieg PCR, stosując następujące warunki: utrzymać w temperaturze 96 °C przez 10 minut; 45 cykli po 60 °C przez 2 minuty i 98 °C przez 30 s; utrzymać w temperaturze 60 °C przez 2 minuty; utrzymać w temperaturze 4 °C. Wyłączyć termocykler i rozmrażać wióry w temperaturze pokojowej przez co najmniej 10 minut.
      nuta: Analizę wiórów należy przeprowadzić w ciągu jednej godziny.
  4. Analiza wiórów
    1. Otwórz pokrywę instrumentu i wyjmij podkładki termiczne, a następnie wyjmij wióry z adapterów.
      nuta: Przechowuj wióry w ciemnym, czystym miejscu do czasu analizy.
    2. Oczyść powierzchnię wióra izopropanolem i sterylną chusteczką.
      nuta: Sprawdź każdy chip pod kątem wycieków lub potencjalnych problemów.
    3. Podłącz USB do systemu detektora, aby zapisać dane.
    4. Otwórz tackę na wióry w systemie detektora, załaduj chip stroną zadrukowaną do góry we właściwej pozycji, a następnie zamknij tackę.
    5. Poczekaj 30 s na przetworzenie, a następnie wyjmij chip i włóż następny.
    6. Poczekaj na zakończenie analizy dla wszystkich przetworzonych chipów, a następnie włóż USB do komputera, aby przesłać pliki.
      nuta: Całkowity czas analizy wynosi około 2 do 3 minut/chip.

3. Analiza i interpretacja danych

  1. Połącz się z platformą oprogramowania opartą na chmurze, która jest niezbędna do przeprowadzenia wszystkich dalszych analiz.
  2. Utwórz projekt i zaimportuj wszystkie pliki danych interesujących Cię chipów.
  3. Wprowadź nazwę próbki, wybierz barwnik i test użyte w zakładce "Zdefiniuj wióry".
  4. Określ, czy chip jest akceptowalny, wizualizując go w zakładce "Review Data", sprawdzając, jak dokładnie próbka została załadowana do chipa i ile punktów danych jest możliwych do oceny.
    nuta: Odrzucaj chipy z mniej niż 13 000 punktów danych podlegających ocenie.
  5. Przejdź do wykresu punktowego wybranego chipa po prawej stronie ekranu; zastosuj próg 6,000 dla sygnałów barwnika reporterowego amidytu fluoresceiny (FAM) (oś Y) do wszystkich chipów.
    nuta: Konfiguracja progów może się różnić w zależności od zastosowanych testów.
  6. Usuń wszelkie wątpliwe sygnały pozytywne, aby zapobiec fałszywie dodatnim wynikom, wybierając względne miejsce na wykresie punktowym za pomocą narzędzia lasso i naciskając "nieokreślone". Wszystkie pozostałe dodatnie plamy wskazują na obecność kopii cDNA rzadkiego analizowanego celu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Odczynnik TRIazolThermo Fisher Naukowy15596018
Glikogen 20 mg/mlRoche10901393001
Zestaw do czyszczenia RNeasy MinEluteQIAGEN powiedział:Numer katalogowy: 74204
Zestaw do syntezy cDNA iScriptPrzedsiębiorstwo BioRad1708891
QuantStudio 3D Digital PCR Master Mix v2Thermo Fisher NaukowyNr kat. A26358
Niestandardowy test CDH1a IDTZintegrowane technologie DNA (IDT)nief) GCTGCAGTTTCACTTTTAGTG
(R) ACTTTGAATCGGGTGTCGAG
(P)/FAM/CGGTCGACAAAGGACAGCCTATT/TAMRA/
[Stężenia zoptymalizowane w teście dPCR: 900 nM (F), 900 nM (R), 250 nM (P)]
Zestaw chipów QuantStudio 3D Digital PCR 20K v2Thermo Fisher NaukowyNr kat. A26316
Fresk Heraeus BiofugeThermo Scientific75002402
Termocykler (Labcycler)Sensoquest (Sensoquest)011-103
System PCR GeneAmp 9700Thermo Fisher NaukowyN805-0200
Moduł próbki z podwójnym płaskim blokiemThermo Fisher Naukowy4425757
Podstawa uchylna QuantStudio 3D do systemu GeneAmp PCR z podwójnym płaskim blokiem 9700Thermo Fisher Naukowy4486414
QuantStudio 3D Digital PCR Chip Adapter Adapter do płaskiego termocykleraThermo Fisher Naukowy4485513
Cyfrowa ładowarka chipów QuantStudio 3D PCRThermo Fisher Naukowy4482592
Cyfrowy instrument PCR QuantStudio 3D z przewodem zasilającymThermo Fisher Naukowy4489084
powiedział:

Tagi

Technika cyfrowego PCRdetekcja fluorescencjiproces cyklowania termicznegoanaliza wykresów rozrzutunakładanie cieczy imersyjnejprocedura ładowania chipaoprogramowanie do przetwarzania danych