Um fluxo de trabalho semi-automático é apresentado para sequenciamento alvo de 16S rRNA de leite humano e outros tipos de amostras de biomassa de baixo.
Artigo de método
Um fluxo de trabalho semi-automático é apresentado para sequenciamento alvo de 16S rRNA de leite humano e outros tipos de amostras de biomassa de baixo.
Estudos de comunidades microbianas tornaram-se generalizados com o desenvolvimento do sequenciamento de relativamente barata, rápida e alta taxa de transferência. No entanto, como com todas estas tecnologias, resultados reprodutíveis dependem de um fluxo de trabalho de laboratório que incorpora controles e as devidas precauções. Isto é particularmente importante com amostras de baixa biomassa onde a contaminação bacteriana DNA pode gerar resultados enganosos. Este artigo detalha um fluxo de trabalho semi-automático para identificar micróbios de amostras de leite materno usando alvo sequenciamento da região 16S RNA ribossomal (rRNA) V4 em escala para baixo e médio throughput. O protocolo descreve a preparação da amostra de leite integral incluindo: Lise, extração de ácidos nucleicos, amplificação da região V4 do gene de rRNA 16S e preparação de biblioteca com as medidas de controlo de qualidade da amostra. Importante, o protocolo e discussão consideram questões que são importantes para a preparação e análise de amostras de baixa-biomassa, incluindo controlos adequados em positivos e negativos, remoção de inibidor PCR, contaminação da amostra por ambiental, reagente, ou fontes experimentais e práticas recomendadas experimentais concebidas para garantir a reprodutibilidade. Enquanto o protocolo como descrito é específico para as amostras de leite humano, é adaptável a vários tipos de amostra de baixa e alta-biomassa, incluindo amostras coletadas em cotonetes, congelados puro, ou estabilizado em um buffer de preservação.
As comunidades microbianas que colonizam os seres humanos são acreditadas para ser criticamente importante para a saúde humana e doença influenciam o metabolismo, desenvolvimento imune, susceptibilidade a doenças e respostas a vacinação e drogas terapia1, 2. esforços para entender a influência da microbiota na saúde humana atualmente enfatizam a identificação de micróbios associados com compartimentos anatômicos definidos (i.e., pele, intestino, oral, etc.), bem como sites localizados dentro Estes compartimentos3,4. Subjacente a esses esforços de investigação é o rápido aparecimento e maior acessibilidade das tecnologias de sequenciação de próxima geração (NGS) que fornecem uma plataforma maciçamente paralelo para análise do conteúdo genético microbiano (microbiome) de uma amostra. Para muitas amostras fisiológicas, o associado microbiome é complexa e abundante (i.e., fezes), mas, para algumas amostras, a microbiome é representada por baixo carbono da biomassa microbiano (ou seja, leite humano, trato respiratório inferior) onde sensibilidade, artefatos experimentais e possível contaminação tornam-se grandes questões. Os desafios comuns de microbiome estudos e delineamento experimental adequado tem sido objecto de múltiplas revisão artigos5,6,7,8.
Aqui apresentados um robusto pipeline experimental de NGS baseia-alvo sequenciamento do rRNA 16S V4 região9 para caracterizar a microbiome do leite humano. Microbiome análise do leite humano é complicado, não só por uma biomassa microbiana inerentemente baixa10, mas adicionalmente por alto níveis de DNA humano fundo11,12,13,14 e potencial Reportes de PCR inibidores15,16 em extraído do ácido nucleico. Este protocolo baseia-se nas plataformas semi automatizadas que podem ajudar a minimizar a variabilidade entre lotes de preparação de amostra e kits de extração comercialmente disponível. Incorpora uma comunidade simulada bacteriana bem definida é processado juntamente com amostras como um controle de qualidade para validar cada passo no protocolo e fornecem uma métrica independente da robustez do gasoduto. Embora o protocolo como descrito é específico para as amostras de leite humano, é facilmente adaptável para outros tipos de amostras, incluindo fezes, retal, vaginal, pele, cotonetes areolar e oral10,17e pode servir como ponto de partida para pesquisadores que desejem realizar análises microbiome.
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Para todas as etapas do protocolo, adequado equipamentos de proteção individual (EPI) devem ser usado, e abordagens de prevenção de contaminação rigorosas precisam ser tomadas. Observe o fluxo de trabalho de Pre-amplificação trabalhar áreas para áreas de trabalho pós-amplificação para minimizar a contaminação das amostras. Todas as fontes usadas são estéreis, livres de DNase, RNase, DNA e pirogênio. Todas as pontas de pipetas são filtradas. Um fluxograma das etapas do protocolo é fornecido (Figura 1).
1. amostra Lysis
Nota: Lise de amostra e extração de ácidos nucleicos são executadas usando um kit de extração de DNA/RNA em um ambiente de sala limpa, onde os controles de engenharia e processuais estão no lugar para minimizar a introdução de bactérias ambientais para as amostras.
2. isolar o DNA/RNA
3. alvo 16S PCR set-up
Nota: A afinação para o PCR 16S é realizada em um espaço de trabalho pré-amplificação designado localizado dentro da sala limpa. Os reagentes e amostras são preparadas e então carregadas em um manipulador de líquido para realizar o PCR para cada amostra em triplicata (30 amostras, que incluem o verdadeiras amostras e controles positivo e negativo de extração, além de 2 controles de água PCR em triplicado, para um total de 96 combinado de amostras e controles). Uma vez que as reações de PCR são montadas e seladas, a placa da amostra é transferida para um termociclador, localizado em uma área de post-amplificação para o ciclismo.
4. controle da qualidade alvo 16S Post-PCR usando a plataforma baseada em fita para a electroforese do Gel
Nota: Post-PCR controle de qualidade (QC) e todas as etapas subsequentes são realizadas em uma área designada de post-amplificação do laboratório. O DNA é analisado em um analisador automatizado de fragmento de DNA/RNA.
5. Biblioteca cálculo, agrupamento, limpar e QC
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O protocolo aqui apresentado inclui importante controle de qualidade (QC) passos para garantir que a reunião de dados gerados referenciais para o controle de sensibilidade, especificidade e contaminação de protocolo. Primeiro passo QC do protocolo segue a amplificação por PCR da região 16S do V4 (Figura 2). Um µ l de produto PCR de cada amostra foi analisada por eletroforese para confirmar que era dentro do intervalo de tamanho esperado da bp 315-450 (
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Sequenciamento de próxima geração alvo de 16S rRNA é uma técnica amplamente utilizada, rápida para microbiome caracterização18. No entanto, muitos fatores, incluindo efeitos de lote, contaminação ambiental, contaminação cruzada amostra, sensibilidade e reprodutibilidade podem adversamente afetar resultados experimentais e confundir sua interpretação7,19 , 20. para melhor facilitar análises robustas 16S, f...
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Os autores não têm nada para divulgar.
Gostaríamos de agradecer a Helty Adisetiyo, PhD e Shangxin Yang, PhD para o desenvolvimento do protocolo. Suporte total para o internacional materna pediátrica adolescente AIDS clínicos ensaios grupo (IMPAACT) foi fornecido pelo Instituto Nacional de alergia e doenças infecciosas (NIAID) do National Institutes of Health (NIH) sob os números do prêmio UM1AI068632 (IMPAACT LOC), UM1AI068616 (IMPAACT SDMC) e UM1AI106716 (LC IMPAACT), com o co-financiamento do Eunice Kennedy Shriver Instituto Nacional de saúde infantil e desenvolvimento humano (FORMULADORES) e o Instituto Nacional de Saúde Mental (NIMH). O conteúdo é exclusivamente da responsabilidade dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial do NIH.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Mini kit de RNA/DNA AllPrep | extração de DNA/RNA | Qiagen | 80204 |
| Eliminase | Fisher Scientific | 435532 | RNase, DNase, descontaminante de DNA |
| Thermo Mixer | Fisher Scientific | de vórtice com temperatura controlada | |
| RLT mais | tampão de lise de tiocianato de guanidínio 1053393 Qiagen / Parte do kit | ||
| Allprepß-Mercaptoetanol | Sigma Aldrich | 63689-25ML-F | ß-ME é um agente redutor que desnaturará irreversivelmente as RNases reduzindo as ligações dissulfeto |
| LME Beads | MP Biomedicals | 116914050 | tubo de esferas |
| QIAgen TissueLyzer | Qiagen | 85300 | conjunto de adaptadores disruptores de amostra automatizados |
| QIAshredder coluna | Qiagen | 79654 | |
| Tubo de | microcentrífuga do fabricante do tubo | ||
| QIAcube e utensílios plásticos relacionados | Qiagen | 9001292 | instrumento automatizado de purificação de DNA/RNA |
| DNA Exitus de DNA mais | descontaminação não enzimática | Applichem | A7089 |
| EB Buffer | Qiagen | 19086 | tampão de eluição |
| QIAgility e artigos | plásticos relacionadosQiagen | 9001532 | manipulador de líquidos robótico |
| PCR água | MO BIO | 17000-5PRIME | |
| HotMasterMix | Quantabio | 2200400 | |
| Primers reversos com código de barras | Eurofin | Sem catálogo #'s | projetado e encomendado |
| placa PCR de 96 poços | EUA científico | 1402-9708 | |
| Tapestation 2200 e plásticos | relacionadosAnalisador | automatizado de fragmentos de DNA/RNA | Agilent G2964AA |
| D1000 reagentes para Tapestation | Agilent | 5067-5585 | O tampão de amostra e a escada fazem parte deste kit Kit de remoção de |
| inibidores de PCR OneStep | remoção 50444470 | inibidor de PCR da Zymo Research é feita de acordo com as instruções do fabricante. | |
| Kit de purificação de PCR QIAquick | Qiagen | 28104 | purificação à base de membrana de sílica de produtos de PCR |
| Kit de ensaio Qubit dsDNA HS | Thermo Fisher | Q32854 | tampão de diluição à base de dimetilsulfóxido e corante fazem parte deste kit. |
| Fluorômetro Qubit | Thermo Fisher | Q33216 | |
| NanoDrop | Thermo Fisher | espectrofotômetro de microvolume | |
| MiSeq 300 V2 kit | Illumina | 15033624/15033626 | |
| MiSeq | Illumina | No Catálogo #'s | sequenciador de próxima geração |
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