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Artigo de método

Detecção a olho nu de mutações pontuais raras no DNA

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DOI:

10.3791/61514

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6 de agosto de 2020

 ,  , 

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Este protocolo permite a identificação a olho nu de DNA com mutação pontual em um excesso de 200 vezes de moléculas de DNA do tipo selvagem, explorando nanopartículas de ouro e micropartículas paramagnéticas.

Resumo

O protocolo descreve um teste colorimétrico a olho nu para a detecção de mutações pontuais somáticas em excesso de DNA do tipo selvagem. A aplicação futura prevista do método é a identificação de mutações raras no DNA livre de células circulantes de biópsias líquidas, com relevância no diagnóstico de câncer e estratificação de pacientes oncológicos para terapia personalizada. Como prova de conceito, o teste foi projetado para detectar a mutação BRAFV600E no gene BRAF, o que é importante para identificar o subgrupo de pacientes com melanoma que podem se beneficiar de terapias direcionadas com inibidores de BRAF. No entanto, este teste colorimétrico pode ser facilmente generalizado para outras mutações somáticas de relevância clínica devido ao uso de sondas de detecção universais, proporcionando assim um forte potencial no diagnóstico oncológico.

O teste detecta 0,5% de BRAFV600E em excesso de DNA BRAFWT , que corresponde à sensibilidade de alguns ensaios instrumentais comerciais. Essa sensibilidade é clinicamente relevante para fins diagnósticos, permitindo a identificação precoce de pacientes sensíveis a medicamentos. Em contraste com os ensaios comerciais baseados em PCR em tempo real, este teste requer instrumentação e processamento mínimos, pois pode ser realizado em DNA amplificado com uma PCR padrão (ou técnicas isotérmicas) e fornece uma leitura a olho nu com uma reação de um tubo de algumas etapas em apenas uma hora. Atualmente, o teste tem sido usado apenas em amostras de DNA sintético. No entanto, estes últimos foram projetados para imitar uma amostra real amplificada a partir de DNA livre de células circulantes, para favorecer a tradução do teste para o diagnóstico clínico.

Introdução

O objetivo do método é detectar mutações pontuais sub-representadas em uma amostra de DNA com uma metodologia minimamente instrumentada e uma leitura a olho nu. O objetivo final é ter um ensaio de prova de princípio, adequado para futuras aplicações em testes rápidos para a detecção de mutações somáticas no DNA livre de células circulantes (ccf-DNA) (por exemplo, a partir de amostras de biópsia de sangue) para o diagnóstico precoce e monitoramento do câncer1. As mutações somáticas relacionadas ao câncer representam um importante biomarcador de câncer2 e estão presentes em uma fração meno....

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Protocolo

1. Síntese de sondas de nanopartículas de ouro

  1. Sintetize nanopartículas de ouro tampadas com citrato de 40 nm, usando o método de crescimento de semeadura padrão de duas etapas, conforme detalhado abaixo.
    1. Sintetizar nanopartículas de ouro recobertas com citrato de 15 nm (sementes AuNPs) usando o método clássico de Turkevich-Frens13,14.
      1. Lave todos os copos com água régia (HCl:HNO3 na proporção de 3:1 v/v).
      2. Aqueça 250 mL de 0,25 mM HAuCl4 para ferver, mexendo uniformemente.
        CUIDADO: HAuCl4 é corrosi....

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Resultados

Este método foi usado para a detecção da mutação BRAFV600E em excesso de DNA sintéticoem peso de BRAF. A Figura 1 mostra os detalhes da estratégia de detecção. O ensaio dá um resultado colorimétrico SIM/NÃO17,18 onde vermelho corresponde a um resultado positivo (SIM) e amarelo a um negativo (NÃO).

Resumidamente, as micropartículas paramagnéticas estreptavidinadas foram revestidas com .......

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Discussão

O aspecto central do método é a capacidade de discriminar um DNA alvo no contexto de um excesso de DNA não-alvo interferente, onde o DNA alvo e não-alvo diferem apenas para um único nucleotídeo. Assim, o desenho das sondas e as condições de hibridização são fundamentais para alcançar uma discriminação sensível. O ensaio foi projetado para usar sondas colorimétricas universais para serem adaptadas à detecção de quaisquer mutações pontuais de interesse. No entanto, é possível que alguma pe.......

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Professor Stefano Gustincich (Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, IT) pelo apoio científico e financeiro. Os autores também agradecem ao Dr. Maurizio Congedo (Hospital Vito Fazzi, Lecce, IT) e ao Dr. Paolo Tarantino (Hospital Vito Fazzi, Lecce, IT) por discussões científicas úteis. Este trabalho foi parcialmente apoiado pelo projeto principal italiano NanoMax.

....

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Centrífuga de bancada - Allegra X 30Beckman CoulterA99473
DL-DithiothreitolSigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, AlemanhaD0632-25G
Micropartículas paramagnéticas de estreptavidina Dynabeads M-280Invitrogen11205D
Sulfato de hidroxilaminaSigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, Alemanha379913-25G
Bomba de Seringa KDS 100 LegacykdScientific789100
NanoDrop OneC espectrofotômetroThermo Fisher Scientific Inc.,Waltham, MA, EUA)
Phosphate Buffered SalineSigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Alemanha806552-500ML
Pierce™ TCEP-HCl, sem pesagem e comércio; FormatoThermo Fisher Scientific Inc.,Waltham, MA, EUA)A35349
Polietilenoglicol 600Sigma-Aldrich/ Merck KGaA, Darmstadt, Alemanha202401
PTFE 0,22 µ m, FluoroporeMilliporeFGLP04700
Quant-iT™ OliGreen™ Kit de ensaio ssDNAThermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, EUA)O11492
Citrato de sódio di-hidratadoSigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, AlemanhaW302600
Oligonucleotídeos sintéticosIntegrated DNA Technologies, Inc. (IDT DNA)
Ácido tetracloroáurico (III)Sigma-Aldrich / Merck KGaA, Darmstadt, Alemanha520918
Sondas de DNA poliT tioladoIntegrated DNA Technologies, Inc. (IDT DNA)
Microscopia eletrônica de transmissão (TEM)JEOL JEM 1011 microscópio
Zetasizer Nano S - Sistema de Espalhamento de Luz DinâmicoMalvern Panalytical

Referências

  1. Udayan, G., Marsella, A., Valentini, P. An ultrasensitive colorimetric test for the detection of somatic rare mutations in DNA. Nanoscale. 12 (5), 2973-2979 (2020).
  2. Schwarzenbach, H., Hoon, D. S., Pantel, K. Cell-free nucleic acids as biomarkers in cancer patients.....

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Reimpressões e permissões

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