Методическая статья

Цифровая ПЦР на основе чипа в пробирке для количественного определения однонуклеотидных вариантов

8 июля 2025 г.

В этой статье

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Источник: Kahyo, T., et al. Цифровой анализ полимеразной цепной реакции для изучения генетической вариации у пациента со спорадическим семейным аденоматозным полипозом с использованием формата чип-в-пробирке. J. Vis. Exp. (2018).

Это видео демонстрирует полезность цифровой ПЦР в формате чип-в-пробирке для обнаружения однонуклеотидных вариаций в образцах ДНК. Одна реакция ПЦР разбивается на камеры, которые действуют как независимые реакции ПЦР, а обнаружение сигналов флуоресценции от амплифицированных мишеней в камерах используется для вычисления частоты вариантного аллеля в образце.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Контроль качества геномной ДНК

ПРИМЕЧАНИЕ: Геномная ДНК (гДНК) была выделена из периферической крови с использованием хорошо зарекомендовавшего себя метода очистки ДНК на основе кремнеземных мембран. Перед приведенными ниже процедурами концентрация гДНК определялась с помощью спектрофотометра.

  1. Приготовьте образец гДНК в концентрации 10-100 нг/мкл.
  2. Добавьте 10 мкл буфера для образцов ДНК в полоску из 8 пробирок.
  3. Добавьте в пробирки 1 μL DNA ladder или gDNA. Перемешайте смесь в течение 1 минуты с помощью насадки для микропланшетов.
  4. Загрузите трубку, гелевое устройство и наконечники для пипетки в прибор для электрофореза (Таблица материалов) и начните прогон, нажав кнопку «Пуск».
    заметка: Система электрофореза будет работать автоматически одним нажатием на кнопку «Пуск».
  5. Убедитесь, что нижний маркер, содержащийся в буфере для образца ДНК, правильно назначен на электроферограммах. Если он назначен неправильно, вручную назначьте маркер в «Режиме электрогерограммы» программного обеспечения.
    заметка: Число целостности ДНК (DIN) будет рассчитано автоматически. Значение DIN зависит от целостности ДНК. Высокие и низкие значения DIN указывают на высокую интактность и сильно деградированную гДНК соответственно.
  6. Укажите область размера гДНК (> 200.н.) в «Режиме региона» программного обеспечения для автоматического расчета концентрации гДНК (> 200.н.).

2. Проектирование грунтовки и щупа

  1. Рассчитайте значения температуры плавления (Tm) с помощью любого открытого инструмента при следующих условиях: 10-25 оснований, 50 мМ Na+/K+, 0,80 мМ dNTP и 3 мМ Mg2+ (Таблица материалов). Разработать прямой и обратный праймеры для амплификации геномной области, содержащей аллели-мишени, со значением Tm около 60 °C и длиной ампликона 100-300.н.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрация олигонуклеотидов приведена в таблице 1.
  2. Проектируйте зонды заблокированных нуклеиновых кислот (LNA) для референтных и вариантных аллелей на основе следующих условий: (i) в каждом зонде присутствуют 1-6 LNA; (ii) флуоресцентный краситель и гаситель присутствуют на 5'- и 3'-концах каждого зонда, соответственно; iii) разница между значениями Tm согласованных и несовпадающих зондов составляет > 10°С; (iv) Значения Tm согласованных и несовпадающих зондов выше и ниже, чем у праймеров, соответственно [например, прямой праймер: 60,8 °C, обратный праймер: 59,8 °C, эталонный аллельный зонд (согласованный/несовпадающий): 62,6/45,3 °C, вариантный аллельный зонд (согласованный/несовпадающий): 61,7/50,5 °C]. Значения Tm были рассчитаны с помощью инструмента открытого доступа, также используемого для шага 2.1.
  3. Убедитесь, что разработанные праймеры и зонды не охватывают однонуклеотидные полиморфизмы с частотой > 0,1%, как определено по базам данных [например, база данных однонуклеотидных полиморфизмов (dbSNP)].

3. Цифровая ПЦР

  1. Приготовьте праймеры, зонды и стоковые растворы гДНК в концентрациях, описанных в таблице 1, с помощью TE-буфера и храните их при температуре -20–4 °C.
  2. Смешайте реагенты при комнатной температуре в общем объеме 15 мкл до конечной концентрации, как описано в таблице 1.
    1. Добавьте 3 мкл дистиллированной воды вместо гДНК в контроле без матрицы (NTC).
    2. Приготовьте в 3,5 раза больше ПЦР-смеси в трех экземплярах, чтобы учесть ошибку пипетирования.
  3. Пипетируйте смесь ПЦР вверх и вниз, чтобы перемешать ее.
  4. Установите загрузочную платформу на чипы, встроенные в 8-трубную полосу, и установите их на автозагрузчик. Убедитесь, что между чипом и загрузочной платформой есть контакт
  5. .
  6. Установите загрузочный слайдер на платформу и удерживайте слайдер со стопором погрузчика.
  7. Пипетируйте 15 мкл ПЦР-смеси на платформе возле кончика ползунка (рис. 1A).
  8. Запустите загрузчик, нажав кнопку загрузчика (примерно на 1 мин).
    заметка: Не проблема, если на платформе останется небольшое количество ПЦР-смеси. Есть возможность последовательного перезапуска загрузчика.
  9. Установите чип в пробирке, заполненный смесью ПЦР, в боковой слот усилителя герметизации. Нажмите на задвижную крышку и край верхней крышки, чтобы не сломать скол (рисунок 1B).
  10. Запустите усилитель герметизации (примерно 2 минуты). Последовательно запустите усилитель герметизации в течение 1 минуты, если лужа жидкости все еще видна, потому что неполная герметизация вызывает перекрестное загрязнение положительных сигналов (Рисунки 1C и 1D).
  11. Добавьте в пробирки 230 μл уплотнительной жидкости, реагента на масляной основе.
    заметка: Теперь стружка должна быть погружена в жидкость.
  12. Установите трубки в термоамплификатор. Запустите термоамплификатор, как описано в таблице 2 (примерно на 2 часа). Настройте температуру или продолжительность ПЦР, если наблюдается неравномерное распределение положительных секций (рисунок 1E).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется установить скорость нарастания на уровне около 1 °C/с.
  13. Оставьте трубки в термоамплификаторе не менее чем на 15 минут, чтобы снизить исходный уровень шума.
    заметка: Трубки также можно оставить на ночь. Сигналы флуоресценции были обнаружены даже на следующий день.
  14. Установите трубки на кондуктор обнаружения и налейте в кондуктор 6 мл дистиллированной воды. Если внутри и снаружи трубок видны пузырьки воздуха, очистите их (рисунки 1F и 1G).
  15. Загрузите приспособление в детектор и запустите его, нажав на кнопку «Выполнить» программного обеспечения после выбора вкладок «Флуоресценция», «Эксперимент» и «Образец/NTC (Таблица материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Двухцветное детектирование восьми образцов со стандартной интенсивностью занимает примерно 4-5 минут.
  16. Подтвердите график положения, гистограмму и 2D-диаграмму рассеяния.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если интенсивность флуоресценции отрицательных разделов высока, отрегулируйте интенсивность нажатием кнопки «Настройки» программы так, чтобы она находилась в диапазоне 30–70.
  17. Рассчитайте фракцию вариантного аллеля (VAF) по следующей формуле:
    figure-protocol-1
    Здесь Cv и Cr — это номера копий варианта и референсного аллеля соответственно.
    заметка: Они автоматически рассчитываются в программе на основе статистики Пуассона.

4. Сбор ПЦР-продукта

  1. Удалите уплотнительную жидкость из трубки.
  2. Добавьте в пробирку 100 μл TE буфера. Энергично перебейте пробирку в течение 30 с и кратковременно центрифугируйте пробирку.
  3. Переложите раствор TE в другую пробирку и добавьте 30 μл 3 М ацетата натрия и 200 μл этанола.
  4. Остудите раствор до -20 °C в течение ночи.
  5. Центрифугируйте раствор в течение 30 минут при давлении 16 000 x g и удалите надосадочную жидкость.
  6. Добавьте в пробирку 300 мкл 80% этанола и заворкнись.
  7. Центрифугируйте раствор в течение 15 мин при давлении 16 000 x g и удалите надосадочную жидкость. Дайте осадку высохнуть на воздухе в течение 5 минут.
  8. Растворите осадок в 1–5 μл TE-буфера после сушки на воздухе.
  9. При необходимости оцените размер изделия с помощью прибора для электрофореза со ссылкой на шаг 1. Загрузите 1 мкл раствора в гелевое устройство для получения высокой чувствительности (Таблица материалов).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Рисунок 1: На что следует обратить внимание при проведении анализа dPCR с использованием чипа в пробирке.(A) На этой панели показано, как настроить 8-трубную полосу в автомате заряжания. (B) На этой панели видны сломанные сколы. (C) На этой панели показано, как поверхность стружки происходит сразу после (i) загрузки и (ii) герметизации. (iii) В случа...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Конфликт интересов не декларируется.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
QIAamp DNA Blood Maxi KitЦягэнNo 51194До Протокола 1: Экстракция геномной ДНК
НаноДроп 1000ТермоФишер SCIENTIFICНД-8000До Протокола 1: Спектрофотометр
8-полосная трубкаAgilent Technologies401428Протокол 1
Буфер для образцов геномной ДНКAgilent Technologies5067-5366 (Английский)Протокол 1:
      Компонент анализа геномной ДНК-скрининговой ленты
Лестница ДНКAgilent Technologies5067-5366 (Английский)Протокол 1:
      Компонент анализа геномной ДНК-скрининговой ленты
MS3 Базовый маленький шейкерИКА3617000 (АнглийскийПротокол 1: Вихревой смеситель
Геномная ДНК-скринтейпAgilent Technologies5067-5365 (Английский)Протокол 1: Гелевый аппарат
Система 2200 TapeStationAgilent TechnologiesG2965AAПротокол 1: Прибор для электрофореза
Аналитическое программное обеспечение TapeStationAgilent TechnologiesВ комплекте с G2965AAПротокол 1: Программное обеспечение для анализа
Олигопраймеры ДНКIDTИндивидуальный заказПротокол 2
Зонды МШУIDTИндивидуальный заказПротокол 2
Программное средствоIDTВеб-сайт: http://biophysics.idtdna.com/Протокол 2
База данных dbSNPНКБИВеб-сайт: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/SNP/Протокол 2
TE буферТермоФишер SCIENTIFIC12090015Протокол 3
Дистиллированная вода без ДНКазы/РНКазыТермоФишер SCIENTIFIC10977015Протокол 3 (Таблица 1)
Clarity Digital PCR Probe MastermixКомпания JN Medsys12013Протокол 3 (Таблица 1): 2xPCR Master Mix
      Компонент #10011
Уплотнительная жидкость ClarityКомпания JN Medsys12005Протокол 3: Уплотнительная жидкость
      Компонент #10011
Решение Clarity JNКомпания JN Medsys12006Протокол 3 (Таблица 1): Раствор 20xdPCR
      Компонент #10011
Трубка-полоска ClarityКомпания JN Medsys12007Протокол 3: Чип в пробирке
      Компонент #10011
Комплект для загрузки образцов ClarityКомпания JN Medsys12008Протокол 3: Погрузочная платформа и слайдер
      Компонент #10011
Автозагрузчик ClarityКомпания JN Medsys11002Протокол 3: Автозагрузчик
      Компонент #10001
Усилитель герметизации ClarityКомпания JN Medsys11003Протокол 3: Усилитель герметизации
      Компонент #10001
Читатель ясностиКомпания JN Medsys11004Протокол 3: Считыватель
      Компонент #10001
Термоамплификатор Life EcoТехнология BioerTC-96GHbCПротокол 3: Термоамплификатор
Программное обеспечение ClarityКомпания JN MedsysВ комплекте #10001Протокол 3: Аналитическое программное обеспечение
Высокочувствительная экранная лента D1000Agilent Technologies5067-5584 (Английский)Протокол 4: Гелевое устройство для высокой чувствительности
) год г. год г. год

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи