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Here, we describe a method for simultaneous quantification of T-cell receptor excision circles (TRECs) and K-deleting recombination excision circles (KRECs). The TREC/KREC assay can be used as marker of thymic and bone marrow output.
T-cell receptor excision circles (TRECs) and K-deleting recombination excision circles (KRECs) are circularized DNA elements formed during recombination process that creates T- and B-cell receptors. Because TRECs and KRECs are unable to replicate, they are diluted after each cell division, and therefore persist in the cell. Their quantity in peripheral blood can be considered as an estimation of thymic and bone marrow output. By combining well established and commonly used TREC assay with a modified version of KREC assay, we have developed a duplex quantitative real-time PCR that allows quantification of both newly-produced T and B lymphocytes in a single assay. The number of TRECs and KRECs are obtained using a standard curve prepared by serially diluting TREC and KREC signal joints cloned in a bacterial plasmid, together with a fragment of T-cell receptor alpha constant gene that serves as reference gene. Results are reported as number of TRECs and KRECs/106 cells or per ml of blood. The quantification of these DNA fragments have been proven useful for monitoring immune reconstitution following bone marrow transplantation in both children and adults, for improved characterization of immune deficiencies, or for better understanding of certain immunomodulating drug activity.
Círculos de escisión del receptor de células T (TRECs) y círculos de escisión recombinación K-borrar (KRECs) son pequeños elementos de ADN circularized que son extirpados en una proporción de las células B, respectivamente, T y durante un proceso de recombinación de ADN genómico, lo que lleva a la formación de un repertorio altamente diversificada de T y receptores de células B. No tienen ninguna función, sino porque son estables y no se pueden replicar, se diluyen después de cada división celular, que persiste por tanto, sólo en una de las dos células hijas. Por lo tanto, sus niveles en la sangre periférica se puede asumir como una estimación de la salida de la médula tímica y el hueso.
Si bien el ensayo TREC se ha utilizado ampliamente en los últimos 15 años para evaluar la magnitud de la producción del timo, 1 ensayo FREC, que fue desarrollado inicialmente para medir la proliferación de células B y su contribución a la homeostasis de las células B en la salud y la enfermedad, 2 sólo recientemente ha sido propuesto como un marcador de hueso mflecha de salida. 3,4 A continuación, describimos el método que hemos desarrollado para la cuantificación simultánea de ambos TRECs y KRECs. 4
Con este método combinado, la variabilidad asociada a la cuantificación de ADN por PCR en tiempo real se elimina mediante el uso de una curva estándar único obtenido por dilución de un plásmido de triple inserto que contiene fragmentos de TRECs, KRECs y de las células T del receptor alfa constante (TCRAC) gen en una proporción de 1: 1: 1. Esto permite una evaluación más precisa del número de copias TREC y FREC. Además, la cuantificación simultánea de los dos objetivos en la misma reacción permite la reducción de costes de reactivos.
El ensayo TREC / FREC propuesto puede ser útil para medir el grado de células T y B neo-producción en niños o adultos con inmunodeficiencia combinada severa (SCID), 4 Inmunodeficiencia Común Variable, 5 enfermedades autoinmunes, 6-8 y la infección por VIH . 9 Además, se puede utilizar paracontrolar la recuperación inmune después del trasplante de células madre hematopoyéticas, 10 de reemplazo enzimático, 11 y 9 antiviral o inmunomoduladores terapias. 6-8 Finalmente, porque los pacientes SCID se reconocen usando el ensayo de TREC a pesar de los defectos genéticos subyacentes, y agammaglobulinemia pacientes pueden identificarse utilizando la cuantificación FREC , el ensayo TREC / FREC puede también ser utilizado para detectar inmunodeficiencias en programas de cribado neonatal. 12 En este caso, la prueba debe ser realizada en ADN extraído de pequeñas manchas de sangre borrado y se seca sobre papel de filtro, debe ser altamente sensible y específica para las enfermedades objeto, así como altamente reproducible y rentable.
La introducción de FREC cuantificación en la prueba debería mejorar el rendimiento de cribado neonatal para inmunodeficiencias, que habitualmente se ha realizado en las algunas partes de los EE.UU. (WI, MA, CA) desde 2008, cuando se convirtió en Wisconsin el primero en Introde el análisis de TRECs en su programa de detección postnatal. 13
Declaración de Ética: NOTA: Este protocolo sigue las directrices de nuestra institución, el Spedali Civili di Brescia
1. Elaboración de un "Triple-Insertar" plásmido
TRECs | adelante | 5'-AAA GAG GGC AGC CCT CTC CAA GGC-3 ' |
marcha atrás | 5'-GGC TGA TCT TGT CTG ACA TTT GC-3 ' | |
KRECs | adelante | 5'-AAG CCC ctt TCA GCG CCC ATT ACG TTT CT-3 ' |
marcha atrás | 5'-AAG CCC ctt GTG AGG GAC ACG CAG CC-3 ' | |
TCRAC | adelante | 5'-G etiqueta ac TAT GAG CAC GTG ACTTGC CAG-3 ' |
marcha atrás | 5'-G etiqueta ac TGC TGT TGT TGA AGG CGT TTG C-3 ' |
Tabla 1. Los cebadores utilizados para los procedimientos de clonación. En el extremo 5 ', en minúsculas se muestran los nucleótidos correspondientes a los sitios de enzimas de restricción, mientras que en itálicas se muestran añadido que flanquea nucleótidos.
Figura 1. Triple-inserto plásmido mapa. Triple-insert mapa del plásmido que muestra la posición de las secuencias de TREC, KRec, TCRAC y sitios de enzimas de restricción. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. Preparación de la curva estándar
NOTA: Prepare todas las diluciones en tampón TE 0,1x en un lugar especialmente diseñado para la contención de ADN arrastre.
Copia # | x 5.311 x 10 -18 g | Masa de ADN plásmido (g) |
1 x 10 6 | 5.311 x 10 -12 | |
1 x 10 5 | 5.311 x 10 -13 | |
1 x 10 4 | 5.311 x 10 -14 | |
1 x 10 3 | 5.311 x 10 -15 | |
1 x 10 2 | 5.311 x 10 -16 |
Tabla 2. Masa de plásmido necesario para cada punto de dilución curva estándar.
Masa de ADN plásmido (g) | ÷ 5 l | La concentración final de ADN plásmido (g / l) |
5.311 x 10 -12 | 1,062 x 10 -12 | |
5.311 x 10 -13 | 1.062 x 10 -13 | |
5.311 x 10 -14 | 1.062 x 10 -14 | |
5.311 x 10 -15 | 1.062 x 10 -15 | |
5.311 x 10 -16 | 1.062 x 10 -16 |
Tabla 3. Cálculo de las concentraciones de plásmidos necesarios para cada punto de dilución.
Conc inicial. (G / l) | Vol ADN plásmido (l) | Diluent vol (l) | Vol Final. (L) | Conc. (G / l) | Número de copias final de ADN de plásmido / 5μl |
C 1 | V 1 | V 2 -V 1 | V 2 | C 2 | |
1 x 10 -7 | 5 l | 45 l | 50 l | 1 x 10 -8 | N / A |
1 x 10 -8 | 5 l | 495 l | 500 l | 1 x 10 -10 | N / A |
1 x 10 -10 | 5 l | 465 l | 470 l | 1,062 x 10 -12 | 1 x 10 6 |
1,062 x 10 -12 | 50 l | 450 l | 500 l | 1.062 x 10 -13 | 1 x 10 5 |
1.062 x 10 -13 | 50 l | 450 l | 500 l | 1.062 x 10 -14 | 1 x 10 4 |
1.062 x 10 -14 | 50 l | 450 l | 500 l | 1.062 x 10 -15 | 1 x 10 3 |
1.062 x 10 -15 | 50 l | 450 l | 500 l | 1,062 x 10- 16 | 1 x 10 2 |
Tabla 4. cálculos de dilución.
3. Extracción de ADN a partir de muestras objetivo
4. PCR en tiempo real para la cuantificación de TRECs y KRECs
TRECs + KRECs un | TCRAC b | TRECs + KRECs | TCRAC | TRECs + KRECs | TCRAC | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
La | 10 6 copias | 10 6 copias | 10 6 copias | 10 6 copias | 1 | 1 | 1 | 1 | 9 | 9 | 9 | 9 |
B | 10 5 copias | 10 5 copias | 10 5 copias | 10 5 copias | 2 | 2 | 2 | 2 | 10 | 10 | 10 | 10 |
C | 10 4 copias | 10 4 copias | 10 4 copias | 10 4 copias | 3 | 3 | 3 | 3 | 11 | 11 | 11 | 11 |
D | 10 3 copias | 10 3 copias | 10 3 copias | 10 3 copias | 4 | 4 | 4 | 4 | 12 | 12 | 12 | 12 |
E | 10 2 copias | 10 2 copias | 10 2 copias | 10 2 copias | 5 | 5 | 5 | 5 | 13 | 13 | 13 | 13 |
F | 10 copias | 10 copias | 10 copias | 10 copias | 6 | 6 | 6 | 6 | 14 | 14 | 14 | 14 |
G | CTRL + | CTRL + | CTRL + | CTRL + | 7 | 7 | 7 | 7 | 15 | 15 | 15 | 15 |
H | NTC | NTC | NTC | NTC | 8 | 8 | 8 | 8 | 16 | 16 | 16 | 16 |
Tabla 5. Muestra en tiempo real placa de PCR.
TRECs / KRECs | TCRAC | ||
H 2 O | 2 l | H 2 O | 4,75 l |
KRECs de 20 pmol / l | 1.125 l | TCRAC de 20 pmol / l | 1.125 l |
KRECs rev 20 pmol / l | 1.125 l | TCRAC rev 20 pmol / l | 1.125 l |
Sonda KRECs 10 pmol / l | 0,5 l | Sonda TCRAC 10 pmol / l | 0,5 l |
TRECs de 20 pmol / l | 1.125 l | 2x TaqMan PCR Universal Master Mix | 12,5 l |
TRECs rev 20 pmol / l | 1.125 l | ||
Sonda TRECs 10 pmol / l | 0,5 l | ||
2x TaqMan PCR Universal Master Mix | 12,5 l |
Tabla 6. Volumen de reactivos necesarios para los pocillos indicadas.
TRECs | adelante | 5'-CAC ATC CCT TTC AAC CAT GCT-3 ' |
marcha atrás | 5'-TGC AGG TGC CTA TGC ATC A-3 ' | |
sonda | 5'-FAM-ACA AAC CTG GTT TTT GTA AAG GTG CCC ACT-TAMRA-3 ' | |
KRECs | adelante | 5'-CTT TCC AGT GGC ATT ATT TGT ATC ACT-3 |
marcha atrás | 5'-AGG AGC CAG CTC TTA CCC TAG AGT-3 ' | |
sonda | 5'-HEX-TCT GCA CGG GCA GCA GGT TGG-TAMRA-3 | |
TCRAC | adelante | 5'-TGG AAC AAC AAC GAT CCT CTT-3 ' |
marcha atrás | 5'-GGA TTT AGA GTC TCT CAG CTG GTA CAC-3 | |
sonda | 5'-FAM-TCC CAC AGA TAT CCA GAA CCC TGA CCC-TAMRA-3 ' |
Tabla 7. Secuencia de imprimación y sondas para la PC en tiempo realR ensayo.
Figura 2. Las curvas de calibración para TRECs, KRECs y TCRAC. Parcelas de los puntos de la curva estándar y la línea de regresión log-estima para TRECs (A), KRECs (B), y TCRAC (C) se construyen para verificar el cumplimiento de la exponencial ideales tasa de amplificación (pendiente = 3,32) que correspondería a una eficiencia del 100%. Ct: ciclo umbral; R2:. Coeficiente de regresión de la determinación Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El ensayo se realizó en una muestra representativa de 87 controles sanos: 42 niños de entre 0 a 17 (hombres / mujeres: 25/17) y 45 adultos de 24 años - 60 (machos / hembras: 29/16). Los resultados fueron obtenidos como TRECs y KRECs por 10 6 PBMC, y luego los TRECs y KRECs por ml de sangre fueron calculados.
El número de TRECs disminuye con la edad debido a la involución tímica, 4, en particular, de una manera muy aguda de 0 a 3 - 4 años. En los adultos, el núme...
TREC and KREC quantification can be considered a good estimate of recent thymic and bone marrow output provided that some caveats are taken into account. Even though an absolute quantification method employing standard curve requires more reagents and more space on the real-time PCR reaction plate, it ensures highly accurate quantitative results because unknown sample quantities are interpolated from standard curves built upon known amounts of starting material. Moreover this method is better fitted to detect low amount ...
The authors have nothing to disclose.
The authors have no acknowledgements.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Histopaque-1077 | Sigma Aldrich SRL | 10771-500 ML | density gradient separation method |
QIAamp DNA Blood Mini Kit (250) | QIAGEN | 51106 | DNA extraction |
Unmodified DNA Oligonucleotides HPSF 0.01 mmol | Eurofins MWG Operon/Carlo Erba Reagents S.r.l | Resuspend the lyophilized product to 100 picmol/µl | |
AmpliTaq DNA Polymerase: including 10x Buffer II and 25mM MgCl2 | Applied Biosystems/Life-Technologies | N8080156 | |
GeneAmp dNTP Blend (100 mM) | Applied Biosystems/Life-Technologies | N8080261 | |
TOPO TA Cloning Kit for Subcloning | Invitrogen/Life-Technologies | K4500-01 | |
XL1-Blue Subcloning Grade Competent Cells | Stratagene | 200130 | |
PureYield Plasmid Miniprep System | Promega | A1223 | |
SpeI 500U | New England Biolabs | R0133S | |
HindIII-HF 10,000 U | New England Biolabs | R3104S | |
PureYield Plasmid Midiprep System | Promega | A2492 | |
XhoI 5,000 U | New England Biolabs | R0146S | |
TRIS Utrapure | Sigma Aldrich SRL | T1503 | |
EDTA | Sigma Aldrich SRL | E5134 | |
TE buffer (1 mM TRIS and 0.1 mM EDTA) | |||
TaqMan Universal PCR Master Mix | Applied Biosystems/Life-Technologies | 4364338 | |
Dual labeled probes HPLC 0.01 mmol | Eurofins MWG Operon/Carlo Erba Reagents S.r.l | Resuspend the lyophilized product to 100 picmol/µl | |
NanoDrop 2000c spectrophotometer | ThermoFisher | ||
Applied Biosystems 2720 Thermal Cycler | Applied Biosystems/Life-Technologies | 4359659 | |
Fast 7500 Real-Time PCR system | Applied Biosystems/Life-Technologies | ||
SDS Sequence Detection Software 1.4 | Applied Biosystems/Life-Technologies |
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