Neden Lepra Mycobacterium, Birçok yerde hala endemiktir. Yayılması ve cüzam iletim modu hakkında bilgi edinmek için, bunu belirlemek için önemlidir suşu M. leprae Bir hasta enfekte. Değişken sayıda tandem tekrarlar (VNTR) yazarak, böyle bir yöntem.
Yöntem makalesi
Neden Lepra Mycobacterium, Birçok yerde hala endemiktir. Yayılması ve cüzam iletim modu hakkında bilgi edinmek için, bunu belirlemek için önemlidir suşu M. leprae Bir hasta enfekte. Değişken sayıda tandem tekrarlar (VNTR) yazarak, böyle bir yöntem.
Cüzam iletim çalışma etkeni bu yana, Mycobacterium leprae, laboratuvar ortamında kültüre edemez özellikle zordur . Bakteriler tek kaynakları cüzzam hastaları ve deneysel olarak enfekte armadillos ve çıplak farelerin. Böylece, modern epidemiyolojisi kullanılan yöntemlerden birçok cüzam çalışma mevcut değildir. Lepra için DSÖ 1 tarafından uygulanan kapsamlı bir küresel uyuşturucu tedavi programına rağmen, cüzzam, yaklaşık 250.000 yeni vaka, her yıl pek çok ülkede endemik olarak kalır. 2 tüm M. leprae (mikro-ve minisatellites olarak da adlandırılır) genom 3,4 eşlenen olmuştur ve birçok lokusların 2 veya daha fazla baz çiftinden segmentleri tekrarlanan olduğu tespit edilmiştir. M. 5 Klinik suşları leprae bu lokuslar birçok tandem tekrarlanan segmentlerinin sayısı (kısa tandem tekrarlar, STR) değişebilir. 5,6,7 Değişken numarası tandem repeat (VNTR) 5 analizi, cüzzam basilinin farklı suşları ayırt etmek için kullanılır olmuştur . Lokusların bazıları diğerlerine göre daha istikrarlı, diğerleri aynı hasta, bazen daha hızlı bir şekilde değiştirmek gibi görünüyor ise, tekrar sayısı daha az varyasyon gösteren görünür. Belirli VNTRs değişkenliği gerginlik yazarak 7,8,9 için uygunluğuna ilişkin sorular getirdi, ortaya çıkan veriler, istikrar içinde farklı birden fazla lokusların, analiz etmek, değerli bir epidemiyolojik araç olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Birden fazla lokus VNTR analizi (MLVA) 10 Çin 11,12, Malavi 8, Filipinler 10,13, 14 ve Brezilya da dahil olmak üzere birçok ülkede cüzzam evrim ve iletim incelemek için kullanılır olmuştur. MLVA birden fazla adım içerir. İlk olarak, bakteriyel DNA klinik biyopsilerin veya yarık cilt smear (SSS) konak doku DNA ile birlikte ayıklanır 10 istenilen lokusların sonra çıkarılan DNA polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile güçlendirilir. 4-5 farklı lokusların için floresan etiketli primerler sonra istenen DNA segmentleri varlığını doğrulamak için 10 PCR ürünleri agaroz jel elektroforezi tabi olabilir. Dört reaksiyon toplam 18 lokusların amplifiye olan, reaksiyon başına kullanılan ve kapiller elektroforez kullanarak floresan parçası uzunluğu analizi (FLA) için sunulmuştur. Armadillo gelen DNA pozitif bir kontrol olarak kullanılan her bir lokus için tekrar kopya sayısı ile bilinen bir bakteri geçişli. FLA kromatogramlar sonra Tepe Tarayıcı yazılımı ve parça uzunluğu VNTR kopya (alleli) sayısı dönüştürülür kullanılarak incelenmektedir. Son olarak, VNTR haplotipleri kalıpları için analiz edilir ve hastanın klinik veriler ile bir araya geldiğinde gerginlik türlerinin dağılımını izlemek için kullanılabilir.
Bu video makalenin amacı, iş akışı, veri formatı ve sadece işin bu tip (Şekil 1) başlangıç olabilir araştırmacılar için yorumlanması ile birlikte genel bir bakış sağlamaktır. Bu gösteri daha önce yayınlanmış eserleri anlatılan teknikleri, basitleştirilmiş protokolleri ve pratik ipuçları içerir. 5,10
Genel İş Akışı ve Laboratuvar Hizmetleri:
Bu tür araştırma için en az 3 ayrı çalışma alanları bulunmalıdır. Laboratuvar PCR astar hazırlanması için kapağı (temiz hava kutusu veya izole edilmiş bir çalışma alanı) (dilüsyon, kısım hazırlama ve karıştırma), 2) kullanımı için ayrı bir biyo-güvenli kabine ve DNA ilavesi ile) bir ön-PCR alanda 1 olmalıdır PCR karışımlar, ve 3) bir post-PCR çalışma alanı jeller hazırlanması ve yükleme ve FLA için numune hazırlamak için. Astarlar ve DNA örnekleri ayrı dondurucu ve buzdolaplarında muhafaza edilmelidir. Primer kirlenme, bu tip laboratuvar çalışmaları şefi ve en kalıcı sorunların biridir. Astar ve PCR karışımları için kullanılan pipetler DNA için kullanılan olmaMAlıdır. Ön-PCR, PCR ve PCR sonrası çalışma alanları için ayrı bir pipet setleri olmamalıdır. Genellikle, bir araştırmacı, standart laboratuar ekipmanları kullanarak 12-24 saatlik süre içinde 12-18 örnekleri işleyebilir.
Işin her aşaması başlamadan önce:
1. M. leprae DNA hazırlığı
M. içeren klinik örnekler leprae deri klinikleri ziyaret lepra hastalardan elde edilir. Rutin tanı örnekleri deri punch biyopsi, yarık deride lekelenme veya burun bezlerden olabilir. Genellikle, temiz ve M. yeterli miktarda içerdiğinden punch biyopsi veya yarıklar cilt smear için en uygun moleküler epidemiyoloji leprae. Araştırma için bu malzemelerin kullanımı, kurumsal kurallarına göre onaylanmış olması gerekir.
2. Astar hazırlanması
Kombine primerler PCR karışımlar (Tablo 3) eklendiğinde, son konsantrasyonları 0.2μM her bırakın.
3. Multipleks PCR kullanarak yükseltme bakteriyel DNA
4. PCR ürünlerinin jel elektroforezi
* Bu protokol, uzun yıllar boyunca standart edilmiş ve PCR ürünlerinin onayı FLA için onları göndermeden önce isteniyorsa, istihdam edilebilir bir isteğe bağlı bir adımdır .
5. Parça uzunluk analizi için hazırlanması örnekleri (FLA)
Genetik Analyzer ile Numune Analizi
6. Fragment length sonuçlarının analizi
7. Temsilcisi Sonuçlar
PCR ürünlerinin jel elektroforezi umarım astar kombinasyonu her odağı için bir grup (Şekil 3) üretecek. Şekil 3'te, jel 2 bölüm vardır: üst kısmında 1 PCR örnekler ve alt kısmında Kombinasyon 2 örnekleri Kombinasyon. Her bölüm 8 hasta numunelerinin elde edilen PCR ürünleri takip eden bir 20 baz çifti moleküler merdiveni, içerir. Kombinasyon 1 de negatif kontrol ve nihayet bir pozitif kontrol (NHDP63 suşu) vardır. (2 kombinasyonu kontrolleri farklı bir jel üzerinde idi.) En örnekleri açıkça kombinasyonu her lokus için 5 bantları, 1 ekran unutmayın. Bazı durumlarda, bantları da sadece 4 bant görünümü ile sonuçlanan ayrı lokusların olarak görünür birbirine çok yakın olabilir.
Beklenen Amplikon boyutları Tablo 1'de listelenmiştir. Laboratuvarımız M. NHDP63 gerginlik kullanır Pozitif kontrol olarak leprae. İki tür tekrar segmentleri incelenmiştir: mikrosatellit lokus'u (1-5 tabanı tekrarlar) ve minisatellite lokusların (5 baz çifti birden çok kez tekrarlanan daha büyük kesimleri ile).
Kapiler elektroforez veri dosyalarını yorumlanması 2 standartlarına dayanıyor: dahili bir DNA parçası boyutlandırma standart GeneScan-500LIZ (ABI) ve bakteriyel DNA amplifiye harici bir pozitif kontrol örneği olarak nitelendirdi.
FLA kromatogramların, Tepe Tarayıcı yazılımı kullanılarak izlenebilir, Şekil 5a, 5b ve 6 olabilir.
Tepe Tarayıcı Amplikon boyutuna veri (x-ekseni baz çifti) ve sinyal gücü (y-ekseni) sağlar. Büyüklüğü ve pik yükseklik değerleri en önemli olmasına rağmen (Şekil 5b) pik alanı, vb. Ek veriler de mevcuttur. Yüksekliği 100 birim daha az Peaks genellikle güvenilir olması çok zayıf bir sinyal olarak kabul edilir.
Şekil 6 lokus (GTA) 9 tandem tekrarlar sayısı bir varyasyon gösteren, pozitif kontrol (NHDP63) ve iki hasta numunelerinin karşılaştırır. Pozitif kontrol olarak, sırası (GTA) 10 kez tekrarlanır. NHDP63 VNTR ve Amplikon boyutu, gen sıralama ile doğrulandı. Hasta 4 PCR Amplikon 3 bp Hasta 6 3 bp 11 tekrarlar (GTA) ifşa NHDP63 daha büyük bir Amplikon iken, sadece 9 tekrarlamak birim vardır gösteren pozitif kontrol daha küçüktür. Hasta 2, bu nedenle çok az veya hiç DNA PCR çoğaltma, hiçbir FLA sinyali düşük bakteriyel indeksi (BI) vardı.
FLA veri yorumlama güçlüğü bazen 'kekemelik' bir sonucu olarak ortaya çıkar. PCR reaksiyonu sırasında, DNA polimeraz kaynak aleli daha uzun veya kısa, 1 ya da daha fazla tekrarlar parçaları üretebilir. Bunlar genellikle ana tepe çevreleyen alt yüksekliği zirveleri olarak kabul edilmektedir. Onlar, daha büyük veya daha küçük temel tepe tekrar segment baz çifti sayısını doğru olduğunu 'merdiven' olacak. Sonucu aynı renk zirvelerinden bir ailedir. Şekil 7 lokus (TA) 10 ile bunu göstermektedir.
Bazen FLA karşılaşılan bir diğer zorluk içerir '+ A' ya da 'A-atık' DNA polimeraz [genelde adenin (A)] kopyalanan DNA segmentinin 3 'sonuna kadar tek bir baz ekler. Bu, Şekil 8'de gösterildiği gibi komşu zirve göre 1 baz çifti büyük bir ana ya da kekeme bir tepe sağ bir zirve olarak FLA gösterir. Bir ana ya da kekeme bir zirve ile karıştırılmamalıdır. Bir ana tepe ve onun bir kuyruklu tek bir tür olarak kabul edilir. A-kuyruk VNTR tekrarlarının sayısını değiştirmez. (Bazı DNA polimeraz kitleri özellikle bu karıştırıcı etkisini azaltmak için A-atık teşvik etmek için tasarlanmıştır. A-atık tam teşvik etmek yerine tek bir pik zirvelerinden bir çift üretmek eğilimindedir.)
DNA ekstraksiyonu ve PCR ürünlerinin M. hem de içerir . leprae ve insan DNA (TA) 18 istisna, ancak, primerler sadece bakteriyel DNA yükseltmek kadar özel, çok az veya hiçbir insan DNA amplifikasyonu var. (TA) 18 sık sık insan DNA ve armadillo geçişli DNA örnekleri (Şekil 9) görmedim 242 baz çifti bir tepe oluşturur.
Primer raf ömrü genellikle iyi -20 ° C, sadece acil kullanım için kaldırıldı tutulur ve sonra tüketilen ° C ye kadar 4 saklanır. Astarlar, 4 ° C'de 1-2 hafta sabit olmalıdır. PCR için primer kombinasyonlar yapma biraz zaman alıcı olsa da, sadece acil kullanım için yeterli astar kombinasyon hazırlanmış olması tavsiye edilir. Primer kombinasyonlarının uzun süre saklandığı zaman biraz düşmeye görünüyor.
TE büyük stoklar aliquoted ve alikotları ya dondurulmuş ya da oda sıcaklığında saklanabilir. 200-400μl Büyük alikotları kurutulmuş veya konsantre astar stokları (Şekil 2a) seyreltilmesi için iyi. 10-50 ul küçük alikotları astar kombinasyonları 3 ve 4 hacimleri tamamlayan için yararlıdır. TE ucuz ve alikotları kullanımdan sonra atılmalıdır.
Multiplex enzim kitleri oldukça pahalıdır ve kullanana kadar dondurulmuş (-20 ° C) muhafaza edilmelidir. PCR hazırlık kullanılmayan multipleks çözümleri 4 hemen iade edilmelidir ° C Küçük Qiagen Multiplex PCR Kit multipleks karışımı, her çözüm içeren 0.85ml (850μl) 3 tüpleri ile birlikte gelir; yeteri kadar yaklaşık 65-70 PCR.
Genellikle, DNA örnekleri, astar ve multiplex kiti çözümleri de dahil olmak üzere laboratuvar çalışmaları bu tür kullanılan malzemeler için tekrarlanır, büyük sıcaklık değişimleri önlemek için en iyisidir. Kadar gerekli tüm malzemeler -20 ° C'de saklanır ve daha sonra 4 tüketilen ° C kadar muhafaza edilmelidir. DNA Uzun süreli depolama -80 ° C olmalıdır
Harcanan doku, astar ve / veya DNA içeren tüm materyaller otoklavlanabilir ve bertaraf edilmelidir herhangi bir kullanımı artık. Tüm numuneler tedaviethidium bromür veya formamid tehlikeli atık olarak muamele ve kurumun tehlikeli madde politikasına uygun olarak bertaraf ile.

Tablo 1: suşu NHDP63 Amplikon boyutları

Tablo 2: VNTR PCR için Parametreler Bisiklete binme

Tablo 3: PCR hazırlanması

Tablo 4: Kombinasyon 1 Allel Aramalar

Tablo 5: Kombinasyon 2 Allel Aramalar

Tablo 6: Kombinasyon 3 Allel Aramalar

Tablo 7: Kombinasyon 4 Allel Aramalar

Şekil 1: VNTR-FLA Süreç Akış Şeması

Şekil 2. Kombinasyon 1 Üst Astarlar (a) Hazırlık (Eppendorf tüp resim nezaket www.clker.com ). (B) PCR Kurulum (8 PCR için) (www.clker.com Eppendorf tüp resim nezaket)

Şekil 3. Birleşmeleri 1 ve 2 VNTR PCR ürününün DNA agaroz jel


Şekil 4. (A) FLA Levha Haritası (b) FLA veri dosyaları: *. fsa


Şekil 5. Kombinasyon 1 VNTR lokusların Pozitif Kontrol (a) FLA Kromatogram (NHDP63) (b) Amplikon boyut ve bolluk Tepe Tarayıcı (GTA) 9

Şekil 6 lokus (GTA) 9 PC (NHDP63) PCR örneklerinin karşılaştırılması

Şekil 7 (TA) 10 Ana ve Stutter Tepeler

Şekil 8: + Ana veya Stutter Peaks Komşu A (A-kuyruk) Peaks.

Şekil 9: (TA) 18 Ana Peak, Stutter Peaks ve İnsan DNA Tepe


Şekil 10: M. leprae VNTR verilere göre M. (A) Gerinim Farklılaşma (B) Gerinim Farklılaşma leprae MLVA DNA Parmak İzi
Lepra hastalardan alınan deri örneklerinin toplanması cilt kliniklerinde çalışan yetenekli klinisyenler veya teknisyenler gerektirir. Bu örnekleri ele Laboratuar çalışanları, laboratuvar mont, eldiven ve koruyucu gözlük takın ve enfekte insan veya armadillo doku örnekleri ele alırken bir biyo-güvenlik kabini içinde çalışmak çok dikkat etmelidir. Dezenfeksiyon yüzeyler ve araçları da önemlidir. DNA örnekleri kirlenmesini önlemek için temiz, steril bir biyo-güvenli kabine çalışmak önemlidir.
DNA ekstraksiyonu Qiagen gibi şirketlerden ekstraksiyon kitleri geliştirme sayesinde nispeten kolay hale gelmiştir. Yol dikkatle takip edilmelidir. Kullanılmadığı zaman Tüm numuneler soğuk tutulmalıdır. Örnekleri için tekrarlanan, aşırı sıcaklık değişimleri kaçının.
Bu çalışmada kullanılan DNA primerleri Bu yazının sonunda literatür referansları listesinde atıf almıştır çeşitli şirketlerden sipariş edilebilir. Kontaminasyonu önlemek için primerler ile DNA özgür bir ortamda çalışması için önlemler alınmalıdır. Astarlar kuru toz olarak gelir ve TE ile karıştırılır ve bir 100μM konsantrasyona seyreltilmelidir, sonra da küçük miktarlarda (Şekil 2a) ayrılır . Astar Çalışma çözümleri 10μM konsantrasyonları daha seyreltilir. Yine, alanları / primerler kullanılır ve hazırlanan davlumbaz DNA örnekleri kullanmayın.
PCR ürünleri kullanılmadığı zaman da soğuk muhafaza edilmelidir.
% 3 agaroz jel hazırlanması daha iyi DNA bant ayrımı vermek, ama çalıştırmak için uzun sürer. Tamamen niteliksel amaçlar için,% 2 genellikle yeterlidir. Agaroz jel DNA boyama için kullanılan etidyum bromür çözüm son derece aktif genotoxin deri yoluyla emilir. Bu çözüm ve büyük bir özenle ve eldiven giymek için her zaman emin olmak boyanmış jeller taşıyınız. Herhangi bir DNA numune veya etidyum bromür malzemeleri dokunduktan sonra ellerinizi iyice yıkayın. Etidyum bromür boyama çözüm atın, kurumsal kurallarına göre yıkama ve jeller. Jeller rutin olarak gerekli değildir; FLA yöntemleri kurulduktan sonra bu adımı ortadan kaldırılabilir. Zaman ve reaktif alıcıdır.
FLA için numune hazırlamada kullanılan formamid çözüm de son derece toksik ve dikkatle ele alınmalıdır. Kendi kullanımdan sonra ellerinizi yıkayınız. Kurumsal yönergeleri izleyerek atın.
Tepe Tarayıcı yazılımı kullanarak FLA sonuçları okunması zor olabilir. Allel aramaları (tandem tekrarlar sayısı) bir temel set CSU (Tablo 4-7) geliştirilmiştir. (M. diğer suşları leprae çalışılmaktadır 4-7 Tablolar herşey dahil olmayabilir dikkat edilmelidir. Listelenen aralıkları dışında kopya sayıları ile allel olabilir.) Bir nevi meydan okumadır 'kekeme' doruklarına içerir. Bu aileler, özellikle sadece böyle 10 (TA) 2-3 baz çifti tekrarlar içeren Şüpheli İşlem zirvelerinden. Bazen okumak için doğru tepe seçmek zordur (Şekil 7). Bu şekilde, 190 bp pozitif kontrol tepe ana zirve. 2 yüksekliği düşük Peaks, 4, hatta 6 baz çiftinden daha büyük veya daha küçük ana zirve 'kekeme doruklarına.' Denir A-atık da karışıklığa neden olabilir. A-atık önceki metin ve Şekil 8'de açıklanmıştır. Son olarak, PCR ürünlerinin örnekleri oldukça bol, zirveleri çift sivri görünebilir. Bu durumda, tepe formu merkezi okuyun. (Bkz: Şekil 6, Hasta 6 )
Veri yönetimi, bu tür çalışma için zorlu bir görev olabilir. Bir görev ya da işlem tarihinden, operatör, şerit / plaka haritalar, FLA siparişleri, PCR koşulları ve yemek tarifleri, jeller ve fotoğraflar tarihleri, depolama sıcaklıkları, DNA örneğinin dilüsyonları, FLA: tüm ilgili gibi tüm deneyler için bilgi kaydetmek için önemlidir. elektronik dosya depolama yerleri, vb İyi organizasyon ve veri yönetimi, gelecekte belirli bilgi parçaları için harcanan zaman saatlerce kaydedebilirsiniz.
Burada açıklanan laboratuar çalışması, Colorado State Üniversitesi ve dünyadaki diğer yerlerde birkaç yıldır devam etmektedir. Toplanan verilerin her türlü vasıta ve ileride kullanmak nasıl olabilir ne büyük resim ortaya çıkmaya başlıyor. Şekiller 10A ve 10B bu DNA parmak izi farklı M. ayırt etmek için nasıl kullanılabileceğini göstermek ülkelerde (10A) ve hatta arasında aile (10B) leprae suşları arasında. Aile ve toplum bağlantılı durumlarda M. taşımak için gösterilmiştir. leprae benzer veya aynı VNTR zorlanma türleri. Umut iletim şebekeleri erken bir algılama sistemi, bu insanlar ecek için geliştirilmiş olabilir cüzam iletim modu (ler) böylece daha fazla fikir edinmek mümkün olabilir.t risk ve tedavi edici ilaç tedavisi, kalıcı nörolojik ve dermatolojik hasar yapılmadan önce başlayabilir.
Finansman NIH / NIAID hibe RO1-AI-63457 ve arra hibesine ek RO1-AI-63457 S1 tarafından sağlanmıştır. Biz laboratuvar grubu ve işbirlikçilerinin tüm mevcut ve geçmiş üyeleri katkıları kabul etmiş sayılırsınız.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Reaktifin Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
| DNeasy Kan ve Doku Seti | Qiagen | 69504 | |
| Multiplex PCR seti | Qiagen | 206143 | |
| DNA Astarlar | Çeşitli | ||
| Agaroz Jel | Çeşitli | ||
| 5x veya 6x Jel Yükleniyor Tampon | New England Biolabs | B7021S | Kendi * yapmak için kullanılabilir Tarifler |
| Ethidium Bromür çözümü | Çeşitli | Con ile seyreltilir. | |
| Hi-Di Formamide Çözüm | Applied Biosystems | 4311320 | |
| Gene Tarama -500 Liz | Applied Biosystems | 4322682 |
* Http://biowww.net/buffer-reagent/6X-Gel-loading-buffer-bromophenol-blue-sucrose.html
| Ekipman | Yorumlar |
|---|---|
| 2 Buzdolapları | 4 ° C: DNA örnekleri için 1, 1, astar ve Multiplex reaktifler |
| 1 adet mikrodalga fırın | Agaroz ve su jeller yapmak için ısıtma veya uygun bir şekilde |
| 1 otoklav | Malzemelerin sterilizasyon veya düdüklü tencere |
| PCR makinesi | PCR |
| 2 takım pipet | 0.5-10 ul, 10-100 ul, 20-200 ul, astarlar için 1000 ul 1 set, 1 set DNA |
| Denizaltı jel elektroforezi kutusu | Formlar hazırlanması jeller ve taraklar. |
| Elektroforez Güç kaynağı | Jel kutusu bağlantı kabloları ile |
| Isı blok | Eppendorf tüpleri için |
| Santrifüj | Eppendorf tüpleri / şeritler için |
| Kapiler elektroforez sistemi (genetik analizör) | Veya bu analiz, bir kurumun erişim |
| Plastik | Tek kullanımlık aerosol pipet uçları, Eppendorf tüpleri, 8-iyi şeritler, 96-iyi plakaları, optik kalitesi |
| İnternet bağlantısı olan bilgisayar |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste