Ten artykuł przedstawia zastosowanie metody wykrywania niskiej częstotliwości opartej na sekwencjonowaniu Sangera w chłoniaku angioimmunoblastycznym. Zapewnij podstawę do zastosowania tej metody do innych chorób.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten artykuł przedstawia zastosowanie metody wykrywania niskiej częstotliwości opartej na sekwencjonowaniu Sangera w chłoniaku angioimmunoblastycznym. Zapewnij podstawę do zastosowania tej metody do innych chorób.
Podczas monitorowania minimalnej choroby resztkowej (MRD) po leczeniu nowotworu, wymagania dotyczące dolnej granicy wykrywalności są wyższe niż podczas wykrywania mutacji oporności na leki i mutacji krążących komórek nowotworowych podczas terapii. Tradycyjne sekwencjonowanie Sangera ma 5%-20% wykrywalność mutacji typu dzikiego, więc jego granica wykrywalności nie może spełnić odpowiednich wymagań. Technologie blokowania typu dzikiego, o których doniesiono, że rozwiązują ten problem, obejmują amplifikację przemieszczenia blokera (BDA), nierozciągliwy zablokowany kwas nukleinowy (LNA), sondy specyficzne dla gorących punktów (HSSP) itp. Technologie te wykorzystują określone sekwencje oligonukleotydowe do blokowania typu dzikiego lub rozpoznawania typu dzikiego, a następnie łączą to z innymi metodami, aby zapobiec amplifikacji typu dzikiego i amplifikacji zmutowanego, co prowadzi do cech takich jak wysoka czułość, elastyczność i wygoda. Protokół ten wykorzystuje BDA, PCR blokujący typu dzikiego w połączeniu z sekwencjonowaniem Sangera, w celu optymalizacji wykrywania mutacji somatycznych RHOA G17V o niskiej częstotliwości, a czułość wykrywania może osiągnąć 0,5%, co może stanowić podstawę do monitorowania MRD chłoniaka angioimmunoblastycznego z komórek T.
Minimalna choroba resztkowa (MRD) to niewielka liczba komórek rakowych, które są nadal obecne w organizmie po leczeniu. Ze względu na ich niewielką liczbę nie prowadzą do żadnych fizycznych oznak ani objawów. Często pozostają one niewykryte tradycyjnymi metodami, takimi jak wizualizacja mikroskopowa i/lub śledzenie nieprawidłowych białek surowicy we krwi. Dodatni wynik testu MRD wskazuje na obecność resztkowych chorych komórek. Wynik ujemny oznacza, że resztkowe chore komórki są nieobecne. Po leczeniu nowotworowym pozostałe komórki rakowe w organizmie mogą stać się aktywne i zacząć się namnażać, powodując nawrót choroby. Wykrycie MRD wskazuje, że albo leczenie nie było w pełni skuteczne, albo było niekompletne. Innym powodem dodatnich wyników MRD po leczeniu może być to, że nie wszystkie komórki rakowe zareagowały na terapię lub dlatego, że komórki rakowe stały się oporne na stosowane leki1.
Angioimmunoblastic T-cell chłoniak (AITL) jest podtypem obwodowego chłoniaka z komórek T (PTCL) wywodzącego się z komórek pomocniczych pęcherzyków T2; jest to najczęstszy typ chłoniaka z komórek T, stanowiący około 15%-20% klasy PTCL3. Jest to grupa pokrewnych nowotworów złośliwych, które wpływają na układ limfatyczny. Komórka pochodzenia jest pęcherzykową komórką T pomocniczą. Klasyfikacja WHO z 2016 r. klasyfikuje go jako angioimmunoblastycznego chłoniaka z komórek T4. W 2022 r. WHO zmieniła jego nazwę na Węzłowy chłoniak T-pęcherzykowy z komórek pomocniczych, typ angioimmunoblastyczny (nTFHL-AI), wraz z węzłowym chłoniakiem T-pęcherzykowym z komórek pomocniczych, typu folikularnego (nTFHL-F) i węzłowym chłoniakiem T-pęcherzykowym z komórek pomocniczych, nieokreślonym inaczej (nTFHL-NOS), zbiorczo określanym jako chłoniak z komórek T (nTFHL-AI) jako chłoniak z komórek T (nTFHL). Dokonano tego w celu zidentyfikowania jego ważnych cech klinicznych i immunofenotypowych oraz podobnych sygnatur ekspresji genu T follicular helper (TFH) i mutantów. Genetycznie nTFHL-AI charakteryzuje się postępującym nabywaniem mutacji somatycznych we wczesnych hematopoetycznych komórkach macierzystych poprzez mutacje TET2 i DNMT3A, podczas gdy mutacje RHOA i IDH2 są również obecne w komórkach nowotworowych TFH5. Kilka badań wykazało, że mutacja RHOA G17V występuje u 50%-80% pacjentów z AITL6,7,8,9. Białko RHOA kodowane przez gen RHOA jest aktywowane przez wiązanie trifosforanu guanozyny (GTP) i inaktywowane przez wiązanie difosforanu guanozyny (GDP). Po aktywacji może wiązać się z różnymi białkami efektorowymi i regulować różne procesy biologiczne. Fizjologicznie RHOA pośredniczy w migracji i polaryzacji limfocytów T, odgrywa rolę w rozwoju tymocytów i pośredniczy w aktywacji sygnalizacji receptora komórek pre-T (pre-TCR)10. Mutacja RHOA G17V jest mutacją powodującą utratę funkcji, która odgrywa główną rolę w patogenezie chłoniaka11. Wykrycie mutacji o niskiej częstotliwości jest pomocne w monitorowaniu MRD AITL.
Sekwencjonowanie Sangera jest używane od ponad 40 lat jako złoty standard wykrywania znanych i nieznanych mutacji. Jednak jego limit wykrywalności wynosi tylko 5%-20%, co ogranicza jego zastosowanie do wykrywania mutacji o niskiej częstotliwości12,13. W sekwencjonowaniu Sangera czułość wykrywania można zmniejszyć do 0,1%, zastępując tradycyjny PCR BDA, technologią dzikiego blokowania14. Technologia BDA głównie dodaje niedopasowany starter komplementarny do typu zmutowanego podczas projektowania konwencjonalnych starterów do konkurowania z typem dzikim, aby osiągnąć cel amplifikacji typu zmutowanego. Kluczem do projektowania podkładu jest niedopasowanie startera i modyfikacja końcówki. Jednocześnie, zgodnie z zasadą strukturalną DNA, różnica między energią swobodną Gibbsa dwóch starterów wynosi od 0,8 kcal/mol do 5 kcal/mol. Kolejnym kluczowym krokiem w tej technice jest tłumienie amplifikacji typu dzikiego poprzez dostosowanie proporcji starterów typu dzikiego i blokującego14,15.
Obecnie powszechne techniki wykrywania mutacji somatycznych o niskiej częstotliwości obejmują PCR (allelowo-specyficzna reakcja łańcuchowa polimerazy, ASPCR), system mutacji opornych na amplifikację PCR (amplifikacyjny-oporny system mutacji-PCR, ARMS-PCR) stosowany do genotypowania SNP za pomocą starterów opornych na leczenie. Projektowanie starterów dla zmutowanych i normalnych alleli pozwala na selektywną amplifikację i cyfrowy PCR (Droplet Digital PCR, ddPCR), metodę wykonywania cyfrowego PCR, która opiera się na technologii kropelek emulsji wodno-olejowej16. Próbka jest frakcjonowana na 20 000 kropel, a dla każdej kropli przeprowadza się amplifikację PCR cząsteczek matrycy z czułością 1 x 10-5; amplifikacja przemieszczenia blokera (BDA) jest również metodą wzbogacania rzadkich alleli opartą na PCR, stosowaną do dokładnego wykrywania i ilościowego oznaczania SNV i indeli do 0,01% VAF w wysoce multipleksowanym środowisku; technologia zablokowanych kwasów nukleinowych (nierozciągliwy zablokowany kwas nukleinowy, LNA) to klasa analogów RNA o wysokim powinowactwie, w których pierścień rybozy jest zablokowany w idealnej konformacji dla wiązania Watsona-Cricka; Sondy specyficzne dla hotspotów (Hot-Spot-Specific Probe, HSSP), nakładają się na docelową sekwencję startera, zawierają pojedynczą mutację i są modyfikowane za pomocą przekładki C3 na końcu C3', aby zapobiec amplifikacji przez qPCR14,16,17,18. Gdy istnieje mutacja w sekwencji, HSSP konkurencyjnie przyłącza się do mutacji docelowej i zapobiega wiązaniu startera z docelową sekwencją zmutowaną, co zatrzymuje amplifikację sekwencji; NGS (sekwencjonowanie nowej generacji) - wysokoprzepustowe sekwencjonowanie raka oparte na immunoglobulinach (igHTS) Spersonalizowane profilowanie raka przez głębokie sekwencjonowanie (CAAP-seq), jest to metoda oparta na sekwencjonowaniu nowej generacji stosowana do ilościowego oznaczania krążącego DNA w komórkach nowotworowych (czułość wynosi 1 x 10-4); itd. Wśród nich większość metod opiera się na PCR i może wykryć tylko niewielką liczbę miejsc mutacji, a metody oparte na NGS mogą wykryć wiele miejsc, ale koszt jest wysoki, a proces skomplikowany14,16,17,18. Istnieją doniesienia o wykryciu mutacji RHOA G17V o niskiej częstotliwości na podstawie qPCR, ale granica wykrywalności może osiągnąć tylko około 2%19. Brak doniesień na temat wykrycia mutacji RHOA G17V o niskiej częstotliwości na podstawie sekwencjonowania Sangera. Tutaj pokazujemy wzrost czułości osiągnięty przez BDA, PCR blokowy typu dzikiego w połączeniu z sekwencjonowaniem Sangera, w celu optymalizacji wykrywania mutacji somatycznych RHOA G17V o niskiej częstotliwości, a czułość wykrywania może osiągnąć 0,5%. Podano również dodatkowe dane dla IDH2 i JAK1.
Ten artykuł zawiera szczegółowy protokół schematu wykrywania niskiej częstotliwości RHOA G17V za pomocą sekwencjonowania Sangera i dostarcza informacji o rozwoju większej liczby detekcji mutacji o niskiej częstotliwości w oparciu o platformę sekwencjonowania Sangera. Metoda ta może być stosowana do wykrywania i monitorowania ewentualnych mutacji oporności na leki i minimalnych pozostałości w nowotworach.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
To badanie zostało zatwierdzone przez komisję oceny etyki medycznej Szpitala Centralnego w Yongzhou (numer zatwierdzenia: 2024022601). Uczestnicy wyrazili świadomą zgodę.
1. Projekt podkładu
2. Przygotowanie próbki i ekstrakcja DNA
UWAGA: Wszystkie eksperymentalne próbki weryfikacyjne pochodzą z krwi obwodowej, szpiku kostnego lub guzów litych od pacjentów z ludzkim chłoniakiem. Było 10 próbek dodatnich: 3 były próbkami guzów litych, 4 były próbkami szpiku kostnego, a 3 były próbkami krwi obwodowej. Pobrano 30 próbek ujemnych od osób zdrowych.
3. Amplifikacja PCR
4. Sekwencjonowanie produktów PCR po oczyszczeniu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Porównaj sekwencję próbki testowej z sekwencją referencyjną, aby określić status mutacyjny próbki testowej. Technologia WBT-PCR oparta na BDA pozwala na wykrycie znanej mutacji RHOA G17V oraz innych niskoczęstotliwościowych mutacji w przedziale amplifikacji starterów upstream i downstream. Patrz Rycina 1. Tą samą metodą przeanalizowano również dwa dodatkowe geny, mianowicie IDH2 oraz JAK1, odpowiednio na Rycynie 2 i Rycynie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
WTB-PCR oparty na technologii BDA, opisany w tym artykule, wprowadza niedopasowany starter komplementarny do typu zmutowanego podczas projektowania konwencjonalnych starterów do konkurowania z typem dzikim, tłumienia typu dzikiego i amplifikacji zmutowanego produktu. Następnie produkty WTB-PCR zsekwencjonowano w celu analizy mutacji. Użyteczność WTB-PCR/Sanger polega na jego prostocie i wysokiej czułości. Zgodnie ze schematem wykrywania ustalonym w tym artykule, większość istniejących testów opartych na metodzie Sangera ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badania te zostały zakończone dzięki finansowemu wsparciu Kindstar Global Corporation oraz pomocy liderów Laboratorium Biologii Molekularnej i pokrewnych kolegów. Dziękuję firmie, liderom i odpowiednim współpracownikom za ich wsparcie i pomoc. Ten artykuł jest wykorzystywany wyłącznie do badań naukowych i nie stanowi żadnej działalności komercyjnej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Automatyczny ekstraktor DNA | 9001301 | DNA Qiagen | |
| Q32854 | Zestaw | ||
| PCR Przyrząd do PCR | C4600 Merck | ||
| Roztwór proteinazy K | zymo Bufor | ||
| D3001-2-C | zymo research | ||
| Zestaw enzymów do amplifikacji sekwencjonowania | P7670-FIN | Qiagen |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.