Ten protokół pozwala na identyfikację gołym okiem punktowo zmutowanego DNA w 200-krotnym nadmiarze molekuł DNA typu dzikiego, wykorzystując nanocząstki złota i mikrocząstki paramagnetyczne.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół pozwala na identyfikację gołym okiem punktowo zmutowanego DNA w 200-krotnym nadmiarze molekuł DNA typu dzikiego, wykorzystując nanocząstki złota i mikrocząstki paramagnetyczne.
Protokół opisuje test kolorymetryczny gołym okiem do wykrywania mutacji punktów somatycznych w nadmiarze DNA typu dzikiego. Przewiduje się w przyszłości zastosowanie tej metody w identyfikacji rzadkich mutacji w krążącym bezkomórkowym DNA z płynnych biopsji, co ma znaczenie w diagnostyce nowotworów i stratyfikacji pacjentów onkologicznych w celu spersonalizowanej terapii. Jako dowód słuszności koncepcji, test został zaprojektowany w celu wykrycia mutacjiBRAF V600E w genie BRAF, co jest ważne dla identyfikacji podgrupy pacjentów z czerniakiem, którzy mogą odnieść korzyści z terapii celowanych inhibitorami BRAF. Jednak ten test kolorymetryczny można łatwo uogólnić na inne mutacje somatyczne o znaczeniu klinicznym ze względu na zastosowanie uniwersalnych sond detekcyjnych, zapewniając tym samym duży potencjał w diagnostyce onkologicznej.
Test wykrywa 0,5% BRAFV600E w nadmiarze BRAFWT DNA, co odpowiada czułości niektórych komercyjnych testów instrumentalnych. Taka czułość jest klinicznie istotna dla celów diagnostycznych, umożliwiając wczesną identyfikację pacjentów wrażliwych na leki. W przeciwieństwie do komercyjnych testów opartych na PCR w czasie rzeczywistym, test ten wymaga minimalnego oprzyrządowania i przetwarzania, ponieważ można go wykonać na DNA amplifikowanym za pomocą standardowego PCR (lub technik izotermicznych) i zapewnia odczyt gołym okiem z reakcją jednoprobówkową składającą się z kilku kroków w ciągu zaledwie jednej godziny. Obecnie test jest stosowany tylko na syntetycznych próbkach DNA. Jednak te ostatnie zostały zaprojektowane tak, aby naśladować prawdziwą próbkę amplifikowaną z krążącego DNA wolnego od komórek, aby sprzyjać przełożeniu testu na diagnostykę kliniczną.
Celem metody jest wykrycie niedostatecznie reprezentowanych mutacji punktowych w próbce DNA za pomocą minimalnie oprzyrządowanej metodologii i odczytu gołym okiem. Ostatecznym celem jest uzyskanie testu potwierdzającego słuszność zasady, odpowiedniego do przyszłych zastosowań w szybkich testach do wykrywania mutacji somatycznych w krążącym wolnym od komórek DNA (ccf-DNA) (np. z próbek biopsji krwi) do wczesnej diagnostyki i monitorowania raka1. Mutacje somatyczne związane z rakiem stanowią ważny biomarker raka2 i są obecne w niewielkiej (ale bardzo zmiennej)3 frakcji ccf-DNA, co sprawia, że ich identyfikacja jest trudna4. Jako cel modelowy wybraliśmy mutację onkogenną BRAFV600E, która powoduje konstytutywną aktywację kinazy BRAF. Mutacja ta jest obecna w 80% wszystkich nowotworów z mutacją BRAF 5 i jest ogólnie reprezentowana tylko w <1% krążącego DNA nowotworu6. Identyfikacja pacjentów z tą mutacją jest ważna, ponieważ pozwala przewidzieć odpowiedź terapeutyczną na inhibitory BRAF. W związku z tym opracowano kilka metod 7,8,9,10 do oceny statusu mutacji BRAF, o czułości w zakresie od 0,01% do 2%.
Główną przewagą tej metody nad najnowocześniejszymi metodami jest to, że jej wykrywanie odbywa się bez użycia narzędzi (gołym okiem), w przeciwieństwie do instrumentalnego wykrywania cząsteczek fluorescencyjnych za pomocą PCR w czasie rzeczywistym. Kolejną zaletą jest jego skuteczność w rozróżnianiu jednej zmutowanej cząsteczki DNA w nadmiarze 200 cząsteczek DNA typu dzikiego. Ten współczynnik dyskryminacji wynoszący 0,5% jest lepszy11 lub pasuje12 niektórych zestawów laboratoryjnych lub dostępnych na rynku, opartych na wykrywaniu instrumentalnym, a zatem jest odpowiedni dla klinicznych zastosowań diagnostycznych. Z drugiej strony, jako test prototypu laboratoryjnego, metoda ta opiera się na ręcznym sterowaniu krokami wrażliwymi na temperaturę. Jednak liczba etapów i całkowity czas trwania testu są ograniczone, co sprawia, że możliwe jest jego przyszłe zastosowanie w zautomatyzowanych systemach mikroprzepływowych.
Ta metoda weryfikacji koncepcji została opracowana przy użyciu syntetycznych cząsteczek DNA. Aby można go było skutecznie przełożyć na kliniki, powinien zostać zwalidowany przy użyciu rzeczywistych próbek amplifikowanych z biopsji krwi pacjentów. Zwracamy uwagę, że przyszły obszar zastosowania tej metody nie ma na celu bezpośredniej analizy nieprzetworzonych złożonych matryc biologicznych, takich jak płyny ustrojowe. Z tego ostatniego DNA musi zostać wyekstrahowane przy użyciu standardowych metodologii, a następnie amplifikowane i oczyszczone. W związku z tym materiałem wyjściowym do analizy będzie zawsze oczyszczony i amplifikowany DNA, który jest racjonalnie porównywalny, pod względem możliwych substancji zakłócających, z syntetyczną próbką DNA, taką jak próbka wykorzystana do opracowania niniejszej metody.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Synteza sond nanocząstek złota
2. Kolorymetryczna dyskryminacja rzadkiej mutacji BRAFV600E
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ta metoda została użyta do wykrycia mutacjiBRAF V600E w nadmiarze syntetycznego DNA BRAFwt. Rysunek 1 pokazuje szczegóły strategii wykrywania. Test daje wynik kolorymetryczny TAK/NIE17,18, gdzie czerwony odpowiada wynikowi dodatniemu (TAK), a żółty negatywnemu (NO).
Krótko mówiąc, paramagnetyczne mikrocząstki streptawidynowe zostały pokryte biotynylowanymi sondami dyskryminacyjnymi (D...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kluczowym aspektem metody jest zdolność do rozróżniania docelowego DNA w kontekście nadmiaru interferującego DNA niedocelowego, gdzie DNA docelowe i niedocelowe różnią się tylko dla jednego pojedynczego nukleotydu. W związku z tym konstrukcja sond i warunki hybrydyzacji mają kluczowe znaczenie dla osiągnięcia czułej dyskryminacji. Test został zaprojektowany tak, aby wykorzystywał uniwersalne sondy kolorymetryczne, które mają być przystosowane do wykrywania dowolnych mutacji punktowych będących przedmiotem zainteresowania...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy dziękują profesorowi Stefano Gustincichowi (Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, IT) za wsparcie naukowe i finansowe. Autorzy dziękują również dr. Maurizio Congedo (Szpital Vito Fazzi, Lecce, Włochy) i dr Paolo Tarantino (Szpital Vito Fazzi, Lecce, Włochy) za użyteczne dyskusje naukowe. Prace te były częściowo wspierane przez włoski projekt flagowy NanoMax.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Wirówka stołowa - Allegra X 30 | Beckman Coulter | A99473 | |
| DL-Dithiothreitol | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | D0632-25G | |
| Dynabeads M-280 paramagnetyczne mikrocząstki streptawidyny | Invitrogen | 11205D | |
| Siarczan hydroksyloaminy | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | 379913-25G | |
| Pompa strzykawkowa KDS 100 Legacy | kdScientific | 789100 | |
| Spektrofotometr NanoDrop OneC | Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) | ||
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | 806552-500ML | |
| Pierce™ TCEP-HCl, bez ważenia i handlu; Format | Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) | A35349 | |
| Glikol polietylenowy 600 | Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | 202401 | |
| PTFE 0,22 &mikro; m filtry, Fluoropore | Millipore | FGLP04700 | |
| Quant-iT™ OliGreen&handel; Zestaw do oznaczania ssDNA | Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) | O11492 | |
| Cytrynian sodu dwuwodny | Sigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | W302600 | |
| Syntetyczne oligonukleotydy | Integrated DNA Technologies, Inc. (IDT DNA) | ||
| Kwas tetrachloroauryczny(III) | Sigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, Niemcy | 520918 | |
| Tiolowane sondy DNA z poliT | Integrated DNA Technologies, Inc. (IDT DNA) | ||
| Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) | Mikroskop | ||
| Zetasizer Nano S - Dynamiczny system rozpraszania światła | Malvern Panalytical |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ten artykuł został opublikowany
Film wkrótce dostępny