$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
To badanie nie obejmowało ludzi, tkanek ludzkich ani eksperymentów na żywych zwierzętach; dlatego nie była wymagana żadna formalna etyczna zgoda. Wszystkie procedury zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi i krajowymi. Zmutowany plazmid T790M został zsyntetyzowany komercyjnie. Krew świni użyta do symulacji próbek klinicznych została uzyskana od certyfikowanego dostawcy przestrzegającego przepisów dotyczących dobrostanu zwierząt, bez udziału żywych zwierząt. Wszystkie inne odczynniki, w tym kulki magnetyczne, startery, sondy i enzymy PCR, były pozyskiwane komercyjnie i używane zgodnie z instrukcjami producentów.
Ekstrakcja kwasów nukleinowych
Ekstrakcję kwasów nukleinowych przeprowadzono przy użyciu zestawu do ekstrakcji kulek magnetycznych i w pełni automatycznego przyrządu do ekstrakcji kwasów nukleinowych. Standardowa procedura polegała na dodaniu 200 μl próbki i 20 μl proteinazy K do kolumny 1 lub 7 wstępnie wypełnionej płytki głębokiej dołka. Następnie do kolumny 2 lub 8 dodano 15 μl kulek magnetycznych dostarczonych z zestawem. Program ekstrakcji został zainicjowany na instrumencie, z tuleją magnetyczną umieszczoną w wyznaczonym miejscu. Po ekstrakcji ciecz z kolumny 6 lub 12 przeniesiono do nowej probówki o pojemności 1,5 ml wolnej od nukleazy i przechowywano w temperaturze -20 °C.
Aby zoptymalizować ekstrakcję docelowych kwasów nukleinowych o niskim stężeniu, przeprowadzono eksperymenty optymalizacyjne. Zalecanymi parametrami ekstrakcji były: temperatura lizy 70 °C, czas lizy 10 min, 1 min dla każdego z trzech roztworów myjących, 2 min suszenie i 3 min elucja w temperaturze 56 °C. Systematycznie optymalizowano najważniejsze parametry: temperaturę lizy (62 °C, 66 °C, 70 °C, 74 °C i 78 °C), czas lizy (1, 3, 5, 7 i 9 min) oraz wielkość kulki magnetycznej (100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm i 1000 nm). Optymalizacje te przeprowadzono przy użyciu zmutowanego plazmidu T790M w stężeniu 1 ×10 5 kopii/μl. Kulki magnetyczne o długości fali 100 nm zostały dostarczone z zestawem do ekstrakcji, podczas gdy inne rozmiary cząstek uzyskano z firmy biotechnologicznej. Wydajność każdego warunku ekstrakcji oceniono, analizując krzywe amplifikacji qPCR i wartości Ct wyekstrahowanych próbek. Analizę statystyczną tych wyników przeprowadzono przy użyciu oprogramowania statystycznego.
Standardowe DNA plazmidu<br />
Zmutowany plazmid genu EGFR T790M został zsyntetyzowany na zamówienie przez firmę biotechnologiczną. Cztery mikrogramy suchego proszku plazmidu zawieszono ponownie w 100 μl 1x buforu TE. Stężenie plazmidu oznaczono za pomocą spektrofotometru. Liczba kopii na mikrolitr została obliczona za pomocą wzoru: Liczba kopii/μL = [(6,02 × 1023) × (stężenie DNA (ng/μL) × 10-9)] / (długość DNA w parach zasad × 660). Stężenie zsyntetyzowanego fragmentu wynosiło 1,26 × 109 kopii/μL. Ten podstawowy plazmid został następnie rozcieńczony 126-krotnie, aby uzyskać stężenie robocze 1 ×10 8 kopii/μl.
Projektowanie i synteza podkładów
Startery i sonda TaqMan dla mutacji EGFR T790M zostały zaprojektowane przy użyciu Primer 6 w oparciu o standardowe zasady projektowania starterów. Podkład upstream: 5′-CCTCACCTCCACCACCGTGC-3′; Starter końcowy24: 5′-AGGCAGCCGAAGGGCA-3′; Sonda: 5′-FAM-AGCTCATCACGCAGCTCA-BHQ1-3′. Wszystkie startery i sondy zostały zsyntetyzowane za pomocą komercyjnej usługi syntezy oligonukleotydów.
Stworzenie i optymalizacja ilościowego systemu detekcji fluorescencji ddPCR i TaqMan
Zapas plazmidu T790M o stężeniu 1 × 108 kopii/μl rozcieńczono do 1 × 106 kopii/μl przy użyciu buforu 1× TE do stosowania w eksperymentach optymalizacji systemu ddPCR i qPCR.
Optymalizacja systemu ddPCR: System ddPCR został zoptymalizowany w oparciu o zalecenia producenta enzymu. Początkowy zalecany system obejmował: 7,5 μl 4x mieszanki PCR, 1,2-3 μl startera upstream (10 μM), 1,2-3 μl startera downstream (10 μM), 0,3-1,8 μl sondy (10 μM), 1-15 μl matrycy DNA i wodę wolną od nukleaz do końcowej objętości 30 μL. Zalecany cykl amplifikacji obejmował początkowe 10 minut w temperaturze 95 °C, a następnie 40 cykli po 30 s w temperaturze 94 °C i 60 s w temperaturze 55-65 °C. Temperatura wyżarzania (55-61,8 °C), stężenie startera (1-3 μL), stężenie sondy (0,75-1,75 μL) i stężenie matrycy (3-15 μL) były systematycznie optymalizowane. Wyniki optymalizacji poddano analizie statystycznej za pomocą oprogramowania statystycznego.
Optymalizacja systemu qPCR: System qPCR został zoptymalizowany zgodnie z zaleceniami producenta enzymu. Początkowo sugerowany system obejmował: 5 μL polimerazy Taq, 0,45 μL 250 mM MgCl2, 0,5-2,5 μL startera (10 μM), 0,5-2,5 μL startera odwrotnego (10 μM), 0,5-2,5 μL sondy (10 μM), 5 μL próbki DNA oraz wodę wolną od nukleaz do końcowej objętości 25 μL. Zalecany program amplifikacji wynosił 5 minut w temperaturze 95°C; następnie 45 cykli po 15 s w temperaturze 95 °C i 30 s w temperaturze 56–64 °C, z kolekcją fluorescencji w temperaturze 56–64 °C. Zoptymalizowano temperaturę wyżarzania (56-64 °C), stężenie startera (1-3 μL), stężenie sondy (0,5-2,5 μL) i stężenie matrycy (1-5 μL). Analizę statystyczną tych wyników przeprowadzono przy użyciu oprogramowania statystycznego.
ddPCR i ilościowy test wrażliwości PCR fluorescencji Taqmana
Aby ocenić czułość ddPCR w porównaniu z qPCR, plazmid T790M o sile 1 × 108 kopii/μl został seryjnie rozcieńczony 10-krotnie przy użyciu 1x buforu TE, aby utworzyć gradient stężeń w zakresie od 106 do 101 kopii/μl. W przypadku ddPCR przygotowano siedem roztworów reakcyjnych zgodnie ze zoptymalizowanym systemem ddPCR, po jednym dla każdego stężenia, w tym kontroli ujemnej. Próbki załadowano do układu generatora mikrokropel i przetworzono za pomocą przyrządu do generowania kropel w celu wygenerowania mikrokropel. Kropelki te zostały następnie amplifikowane za pomocą termocyklera PCR, a następnie przeanalizowane za pomocą cyfrowego instrumentu do wykrywania PCR. Równolegle przygotowano siedem roztworów reakcyjnych opartych na zoptymalizowanym systemie qPCR, z identycznymi szablonami. Przeprowadzono je na instrumencie PCR w czasie rzeczywistym, aby ocenić odpowiednią czułość obu podejść (n = 3).
testy powtarzalności ddPCR
Aby ocenić powtarzalność, standardowy plazmidowy DNA T790M o stężeniu 1 ×10 8 kopii/μl rozcieńczono w celu uzyskania wysokich (1 × 106 kopii/μl), pośrednich (1 ×10 4 kopii/μl) i niskich (1 × 102 kopii/μl) stężeń. Sześć roztworów reakcyjnych przygotowano zgodnie ze zoptymalizowanym systemem ddPCR. Próbki załadowano do układu generatora mikrokropel i przetworzono za pomocą przyrządu do generowania kropel w celu utworzenia mikrokropel. Mikrokropelki zostały następnie amplifikowane za pomocą termocyklera i przeanalizowane za pomocą cyfrowego instrumentu do wykrywania PCR. Uwzględniono kontrolę ujemną. Eksperyment przeprowadzono w trzech egzemplarzach. Odtwarzalność oceniono, porównując profile amplifikacji i obliczając wartości współczynnika zmienności (CV) z trzech powtórzeń eksperymentalnych.
Badanie próbki analogowej
W celu przetestowania wiarygodności systemów ddPCR i qPCR z mutacją T790M, użyliśmy krwi świni losowo zmieszanej odpowiednio z wysokimi i niskimi stężeniami standardowych plazmidów mutacji T790M, a krew świni bez mieszanych standardowych plazmidów użyto jako próbek ujemnych, a 15 symulowanych próbek przygotowano losowo, a kwas nukleinowy wyekstrahowano z symulowanych próbek, i wykrywane odpowiednio przy użyciu metod ddPCR i qPCR.
Analiza statystyczna
Wszystkie eksperymenty przeprowadzono w co najmniej trzech powtórzeniach technicznych. Dane są prezentowane jako średnia ± odchylenie standardowe (SD). Analizy statystyczne przeprowadzono przy użyciu oprogramowania GraphPad Prism 10. Różnice między grupami analizowano za pomocą testu t Studenta lub jednokierunkowej analizy wariancji (ANOVA). Wartość p mniejsza niż 0,05 została uznana za statystycznie istotną.