내부 양성 대조군과 양적 재조합 효소 중합 효소 증폭 분석 개발
Summary
Provided is a protocol for developing a real-time recombinase polymerase amplification assay to quantify initial concentration of DNA samples using either a thermal cycler or a microscope and stage heater. Also described is the development of an internal positive control. Scripts are provided for processing raw real-time fluorescence data.
Abstract
It was recently demonstrated that recombinase polymerase amplification (RPA), an isothermal amplification platform for pathogen detection, may be used to quantify DNA sample concentration using a standard curve. In this manuscript, a detailed protocol for developing and implementing a real-time quantitative recombinase polymerase amplification assay (qRPA assay) is provided. Using HIV-1 DNA quantification as an example, the assembly of real-time RPA reactions, the design of an internal positive control (IPC) sequence, and co-amplification of the IPC and target of interest are all described. Instructions and data processing scripts for the construction of a standard curve using data from multiple experiments are provided, which may be used to predict the concentration of unknown samples or assess the performance of the assay. Finally, an alternative method for collecting real-time fluorescence data with a microscope and a stage heater as a step towards developing a point-of-care qRPA assay is described. The protocol and scripts provided may be used for the development of a qRPA assay for any DNA target of interest.
Introduction
정량적 핵산 증폭 환경, 인성 및 인성 병원균의 검출뿐만 아니라, 임상 적 진단을위한 중요한 기술이다. 실시간 정량적 폴리머 라제 연쇄 반응 (qPCR에)는 HIV-1 바이러스 성 부하 테스트 세균성 병원체의 검출 및 다른 많은 생물 한 스크리닝 예를 들면 핵산의 민감하고 특이 및 정량적 검출 금 표준 방법 – 3. 실시간 qPCR의 동안 프라이머 사이클 병원체 DNA를 증폭 및 형광 신호는 각주기에서 증폭 된 DNA 시료의 양에 비례한다고 생성된다. 병원체 DNA의 미지 농도를 함유하는 샘플은 표준 시료의 초기 DNA 농도와 형광 신호가 특정 임계 값에 도달하는 시간 (즉, 사이클 임계치 또는 C의 T)에 관한 표준 곡선을 사용하여 정량화 될 수있다.
<p class=실시간 qPCR의 이러한 재조합 효소 증폭 (RPA)의 결과로서, 대안 등온 증폭 기술을 수신하기 위해 고가의 열 순환 장치와 몇 시간이 필요하기 때문에 "jove_content는"> 4, 개발되어왔다. 이러한 플랫폼은 일반적으로 더 빠른 결과를 제공하고 덜 비싼, 간단한 장치로 달성 될 수있는 저급 단일 온도에서 핵산을 증폭. , 현장 진료 응용 프로그램에 특히 매력적인 분 안에 DNA를 증폭 RPA는 낮은 증폭 온도 (37 ° C)를 필요로하고, 불순물 5,6의 존재에 활성 상태로 유지됩니다. 12 – RPA 분석법은 biothreat 제 7의 식품 분석, 병원균 검출, 항암제 스크리닝 및 검출을 포함한 다양한 애플리케이션을 위해 개발되었다. 그러나, 핵산의 정량 RPA를 사용 13,14 한정되었다.이전의 연구에서는 웃음이었다WN 그 실시간 정량적 RPA (qRPA)는 15 가능하다. 여기서, 상세한 프로토콜은 표준 곡선을 사용하여 정량화 qPCR에 유사 방법을 사용하여 미지 시료를 정량화 실시간 정량적 RPA를 사용하기 위해 제공된다. 이 프로토콜은 제대로 작동하는 시스템을 보장하기 위해 내부 양성 대조군 (IPC)를 개발하는 방법뿐만 아니라, 개념 증명으로 HIV-1 DNA를 검출하기 위해 열 자전거 타는 사람에 RPA 반응을 수행하는 방법에 대해 설명합니다. 트레이닝 데이터를 이용하여 표준 곡선을 구성하기위한 서열 증폭기 또는 현미경과 데이터 분석에 의한 데이터 수집은 또한 상술된다. 마지막으로, 커스텀 스크립트 표준 곡선을 사용하여 미지 시료 정량법이 설명된다. 이 qRPA 기술은 미지 농도와 시료의 정량 분석을 가능하게하고 기존의 실시간 qPCR에 비해 많은 장점이 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
프롬프트되면 MATLAB 알고리즘을 사용하여 의미있는 정량화 된 데이터를 획득하기 위해, 사용자는 해당 입력 값을 선택한다. 제 5,6의 각 스크립트를 개시 한 후, 모든 입력 변수는 자동 명령 창에서 요청 된 것으로 출력이 자동으로 생성된다. 5.7 절에서는 사용자가 기울기 임계 값을 선택하라는 메시지가 표시됩니다. 경사의 문턱 값은 착용감 상관 계수 (R 2)의 제곱에 영향을 미친다. 열 사?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 세계 보건 이니셔티브에있는 그랜드 도전을 통해 빌 & 멜린다 게이츠 재단의 연구비 지원을 받았다.
Materials
| qRPA Assay | |||
| Supply | Vendor | Part number | Comments/Description |
| HIV-1 forward primer | Integrated DNA Technologies | custom DNA oligos | 5’-TGG CAG TAT TCA TTC ACA ATT TTA AAA GAA AAG G-3’ |
| HIV-1 reverse primer | Integrated DNA Technologies | custom DNA oligos | 5’-CCC GAA AAT TTT GAA TTT TTG TAA TTT GTT TTT G-3’ |
| HIV-1 probe | BioSearch Technologies | custom DNA oligos | 5’- TGC TAT TAT GTC TAC TAT TCT TTC CCC [SIMA/HEX] GC [THF] C [dT-BHQ1] GTA CCC CCC AAT CCC C -3’ |
| IPC probe | BioSearch Technologies | custom DNA oligos | 5’-AGG TAG TGA CAA GAA ATA ACA ATA CAG GAC [FAM] T [THF] T [dT-BHQ1] GGT TTT GTA ATT GGA A -3’ |
| RPA exo reagents (pellets, rehydration buffer, magnesium acetate | TwistDx | TwistAmp exo | |
| PCR tube strips | BioRad | TLS0801 | |
| PCR flat cap tube strips | BioRad | TCS0803 | |
| Micro-seal adhesive | BioRad | 558/MJ | |
| HIV-1 target (pHIV-IRES- eYFPΔEnvΔVifΔVpr) | custom plasmid, see: Segall, H. I., Yoo, E. & Sutton, R. E. Characterization and detection of artificial replication-competent lentivirus of altered host range. Molecular Therapy 8, 118–129, doi:10.1016/S1525-0016(03)00134-5 (2003). | ||
| Human male genomic DNA | Applied Biosystems | 360486 | |
| 96 well cold-block | Cole Parmer | EW-36700-48 | |
| Thermal cycler | BioRad | CFX96 | |
| MiniFuge | VWR | 93000-196 | |
| Vortex | VWR | 58816-121 | |
| Tris buffer 1.0 M, pH 8.0 | EMD Millipore | 648314 | |
| EDTA 0.5 M, pH 8.0 | Promega | V4321 | |
| Nuclease free water | Ambion | AM9937 | |
| IPC Development | |||
| Supply | Vendor | Part number | Comments/Description |
| Cryptosporidium parvum IPC template | Waterborne Inc | P102C | It is also possible to order a double stranded synthetic target from IDT if the user is unequipped to work with C. parvum (a BSL-2 infectious agent). PCR and RPA primers for C. parvum were designed using GenBank accession number AF115377.1 |
| PCR long forward primer | Integrated DNA Technologies | custom DNA oligos | 5’-TGG CAG TAT TCA TTC ACA ATT TTA AAA GAA AAG G/ ATC TAA GGA AGG CAG CAG GC-3’ |
| PCR long reverse primer | Integrated DNA Technologies | custom DNA oligos | 5’- CCC GAA AAT TTT GAA TTT TTG TAA TTT GTT TTT G/ TGC TGG AGT ATT CAA GGC ATA -3’ |
| Phusion High-Fidelty DNA Polymerase | New England Biolabs | M0530S | |
| Qiaquick Gel Extraction Kit | Qiagen | 28704 | |
| TAE 10X buffer | EMD Millipore | 574797 | |
| Agarose | Sigma Aldrich | A9539 | |
| Microscope Experiments | |||
| Supply | Vendor | Part number | Comments/Description |
| Upright fluorescence microscope | Zeiss | Zeiss Imager.J1 | |
| Stage heater | Bioscience Tools | TC-GSH | |
| 1-Channel Precision High Stability Temperature Controller | Bioscience Tools | TC-1100S | |
| FAM/GFP filter cube | Zeiss | filter set 38 (000000-1031-346) | excitation BP 470/40 nm, emission BP 520/50 nm |
| HEX filter cube | Chroma | 49014 | excitation BP 530/30 nm, emission BP 575/40 nm |
| Laser cutter | Engraver's Network | VLS3.60 | |
| 1/8" black acrylic | McMaster Carr | 8505K113 | |
| 1.5 mm clear acrylic | McMaster Carr | PD-72268940 | |
| Super glue | Office Depot | Duro super glue | |
| PCR grade mineral oil | Sigma Aldrich | M8662-5VL | |
| Data Analysis | |||
| Software | Vendor | ||
| Microsoft Excel | Microsoft | ||
| MATLAB | MATLAB | ||
| MATLAB script: "JoVE_qRPA_standard_curve.m” | Included in SI | ||
| MATLAB script: "JoVE_qRPA_validation_and_quantification.m” | Included in SI | ||
| MATLAB script: "JoVE_real_time_intensity_to_excel.m” | Included in SI | ||
| Adobe Illustrator | Adobe | ||
| JoVE_qRPA_well.ai | Included in SI | ||
| JoVE_qRPA_base.ai | Included in SI | ||
| AxioVision software | Zeiss | ||
| JoVE_AxioVision_Script.ziscript | Included in SI |
References
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