A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
אנו מתארים שיטה זמנית לצורך זיהוי של מיקרואורגניזמים בתוך מדגם באמצעות חרוזי ניאון oligonucleotide מצמידים. Amplicon מכל האורגניזמים בתוך מדגם הוא הכלאה בפני פאנל של בדיקה, בשילוב חרוזים. מכשיר Luminex או Bio-Plex משמש עבור כל שאילתת חרוז חרוז סוג האות הכלאה.
וגינוזיס בקטריאלי (BV) היא תסמונת polymicrobial חוזרת מאופיין בשינוי החיידקים "נורמלי" של לקטובצילוס הנשלטת על החיידקים הנשלט על ידי מספר מינים חיידקי, כולל vaginalis Gardnerella, Atopobium vaginae ועוד 1-3. מצב זה קשור עם מגוון של תוצאות בריאותיות שליליות, כולל איידס רכישת 4, וזה יכול להיות קשה לנהל קלינית 5. יתר על כן, האבחנה של BV הסתמכה על השימוש גראם כתמים של מריחות משטח וגינאלי, כי הם ציונים מספריים על קריטריונים שונים 6,7. בעוד אבחון זה הוא פשוט, לא יקר, מתאים גם משאב מוגבל הגדרות, זה יכול סובלים מבעיות הקשורות פרשנויות סובייקטיביות זה לא נותן פרופיל מפורט של הרכב החיידקים הנרתיק 8. מאמצים אחרונים רצף עמוק חשפו החיידקים עשיר, מגוון עם הנרתיקהבדלים ברורים בין דגימות שנלקחו מאנשים אשר מאובחנים עם BV לעומת אותם אנשים שנחשבים 9,10 נורמלי, אשר הביאה לזיהוי של מספר יעדים פוטנציאליים לאבחון מולקולרי של BV 11,12. מחקרים אלו סיפקו שפע של מידע שימושי, אבל רצף עמוק עדיין לא מעשית כשיטת אבחון בסביבה קלינית. תיארנו לאחרונה שיטה מהירה לאפיון החיידקים בנרתיק במתכונת זמנית באמצעות oligonucleotide מצמידים חרוזי ניאון עם זיהוי על פלטפורמה Luminex 13. שיטה זו, כמו כתם הנוכחי מבוסס שיטות סבתא, היא מהירה ופשוטה אבל מוסיפה את יתרון נוסף של ניצול הידע המולקולרי הנובעים רצף לימודי עיצוב בדיקה. שיטה זו ולכן מספק דרך הפרופיל מיקרואורגניזמים העיקריים נמצאים מקלון הנרתיק שניתן להשתמש בהם כדי לאבחן BV עם סגוליות גבוהה comp רגישותared כדי גראם כתם תוך מתן מידע נוסף על נוכחות מינים ושפע באופן חצי כמותי ומהיר. שיטה זו זמנית ניתן להרחבה גם מעבר לטווח של PCR כמותי מבחני הנוכחי של אורגניזמים מסוימים, אשר כרגע מוגבל ל 5 או 6 מבחני שונים יחיד מדגם 14. חשוב לציין כי השיטה אינה מוגבלת לזיהוי דגימות של חיידקים בנרתיק ניתן להתאים בקלות במהירות פרופיל כמעט כל הקהילה מיקרוביאלי של עניין. לדוגמה, יש לנו לאחרונה החל ליישם מתודולוגיה לפיתוח של כלי אבחון לשימוש בצמחים וטיפול בשפכים.
שיטה זו שימשה במחקר דיווחו Dumonceaux et al. J. Clin. . Microbiol 47, 4067-4077, doi: 10.1128/jcm.00112-09 (2009).
תרשים סכמטי המתאר את הליך הכולל מוצג באיור 1.
1. ביד צימוד
זה מתאר את שיטות לשמש צימוד בדיקות oligonucleotide כדי חרוזי פוליסטירן Luminex (ראה טבלה 2). כרכים מותאמים מעט על בסיס ניסיוני להערכת בדיקות ללכוד חדשים; כרכים אלה מסומנים בסוגריים.
2. Chaperonin 60 אוניברסלי היעד (cpn60 UT) ייצור amplicon הדור של גדילי יחיד.
3. הכלאה של מוצר ה-PCR חד גדילי כדי oligonucleotide מצמידים חרוזי פוליסטירן.
4. נציג תוצאות:
אחת המטרות שלנו בפיתוח ויישום זה assay היה לעשות את זה פשוט ויעיל ככל האפשר. לפיכך, אנו אופטימיזציה הקריטית שלאחר הגברה צעדים, כולל זמן exonuclease T7 הטיפול וזמן הכלאה על מנת לפתח assay כי ניתן להשלים במסגרת זמן סבירה. כפי שניתן לראות בתרשים 2A, טיפול T7 של amplicon חיונית עבור הדור האות, כמו רוב הבדיקות היה האות עם מעט או ללא טיפול T7 קצר או לא. האות גדל באופן ליניארי עד כ 40 דקות, בו בזמן להגדיל אות האט. אין השפלה של האות נצפתה אפילו 2 שעות של זמן טיפול T7, המציין שינוי phosphorothioate של primers הוא יעיל מאוד במניעת targeהשפלה לא גדיל כמתואר 15. בחרנו 40 דקות זמן הטיפול T7 כדי לצמצם את זמן פרוטוקול הכולל, אך ברור מתוך 2A איור T7 כי הטיפול יכול להימשך עוד הרבה זמן. אנחנו נקבע גם את ההשפעה של זמן הכלאה על הדור האות (תרשים 2B) ומצא כי 10 דקות הספיקה אות מקסימלית, כמו עלייה נוספת של האות נצפתה גם לאחר 4 שעות של הכלאה. לכן, כצעד הכלאה 10 דקות נבחר, שוב כדי לצמצם את זמן assay הכוללת. עם התוצאות הללו בחשבון, ועם מיצוי מהיר טכניקות ה-DNA כמו InstaGene (Bio-Rad), assay הכולל כולל מיצוי DNA, PCR, וניתוח Luminex ניתן להשלים שעות 4-5.
על פתק אזהרה, רמת צבירה של חרוזי פוליסטירן במהלך הריצה Luminex או BioPlex יכולה להיות השפעה משמעותית על היעילות של assay. התוכנה BioPlex יציג את רמת חרוז צבירה, אשר מתרחשת כאשריותר חרוז מזוהה בדרך לייזר התוצאות למעט האות הכלאה בין במצטבר. צבירה חרוז לכאורה יכול להיגרם גם על ידי כל חלקיקי החומר שאינו בגודל המתאים חרוז אחד, אפילו יכול להיגרם על ידי בועות אוויר. בכל אחד מאירועים אלה, האות מ במצטבר חרוז, בועת אוויר, או חלקיק נמחקת. ברוב המקרים, אנו מוצאים כי צבירה חרוז הוא מזערי (איור 3A) ורמת ממוקד של 100 אירועים לספור עבור כל חרוז הוא בר השגה בקלות. לפעמים, לעומת זאת, החרוזים להראות מתון (איור 3B) או חמורה (איור 3 ג) רמת צבירה. במקרים אלה, שכן רוב הנתונים נמחק, המכשיר יתקשו להגיע 100 אירועים לפי סוג חרוז ואת התוצאות ניתן בספק. צעד sonication (שלב 3.2) נועד למזער צבירה חרוז. בנוסף, לאחסון חרוזים כמו שילוב הורים לדלל microsphere (שלב 1.20) עשויים לעזור. שמנו לב TMAC למעט מן hybriחיץ dization - הוספתו diluent SA-PE במקום (שלב 3.5) - מסייע לצמצם צבירה חרוז. יתר על כן, בזמן שאנחנו לא צריך לבדוק את זה, חרוזים המגנטי החדשים זמינים Luminex או BioRad נחשבים להציג פחות נטייה לצבור.
התוצאות של יישום של מערך Luminex 5-Plex מיקוד G. vaginalis, א vaginae, ל iners, ל crispatus, ול ' gasseri יחד עם המקבילה מוכתם גראם מריחות הנרתיק ספוגית מוצגים באיור 4. דגימות אלה נלקחו אדם יחיד בנקודות זמן שונות. בזמן 0, הפרט אובחן BV מבוסס על כתם גראם (איור 4 א) ואת תוצאות Luminex ממדגם זה זהה (איור 4B) מראים של אורגניזמים המיוצגים במערך, G. vaginalis היה נפוץ ביותר, בעוד א vaginae ול iners היו גם חיוביים. כעבור תשעה ימים, הפרט היה עדיין BV חיובית שלignal עבור G. vaginalis גדל באופן משמעותי תוך א vaginae ול iners עדיין חיובי. חשוב לציין, אחרי כל הזמן הזה האדם החלו המעבר החיידקים נורמלית כמו החיידקים גראם חיובי הפך להבחין מריחות (איור 4A) ואילו האות G. vaginalis דעכה ואת האות L. iners מוגבר (איור 4B). על פי ההגדרה המקורית של BV עם שיטה זו (דגימות חיוביות vaginalis ג'ו / או א vaginae נחשבו BV חיובי) 13, הפרט הזה היה BV חיובית בכל נקודות הזמן, למרות גראם הכתם לא הצליחו לאתר G. vaginalis בשתי נקודות הזמן האחרון. עם השיטה Luminex המתואר כאן, מגמות ניתן להשוות בקלות רצף שיטות מבוססות, ואת התוצאות של assay Luminex בדרך כלל לאשש כתמים גראם 13 תוך מתן פרטים נוספים על זהות האורגניזם ושפע.
באיור 1. תרשים סכמטי של פרוטוקול Luminex לקביעת פרופיל החיידקים מדגם קליני או סביבתיות מורכבות. פרוטוקול מתחיל עם תבנית ה-DNA חולץ מן המדגם של עניין. (1) יצירת מוצר ה-PCR מ-DNA תבנית באמצעות גדיל ספציפי biotinylated, phosphorothioate-UT שונה cpn60 primers PCR יחד עם ללא שינוי cpn60 UT-PCR primers (טבלה 1), (2) זה יוצר בריכה מוצר PCR המייצג את החיידקים עם ביוטין, phosphorothioate שינוי על גדיל אחד; (3) תקציר המוצר פעמיים תקועים PCR עם exonuclease T7, אשר לא ניתן לבזות את גדיל phosphorothioate-שונה ולכן יוצרת גדילי דנ"א יחיד כי הוא שונה בסוף "5 עם ביוטין, (4) זוג חרוזי פוליסטירן למינים ספציפיים cpn60 בדיקות UT - כל חרוז יש כתובת ייחודית ספקטרלי (מסומנת בצבע חרוז) זה אניזה ניתן להבחין על ידי Luminex או Bio-Plex מכשיר: (5) להכליא את המוצר חד גדילי ה-PCR שנוצר מן המדגם עניין הסוויטה של מינים ספציפיים oligonucleotide מצמידים חרוזים; (6) הוסף streptavidin-phycoerythrin המצומד הנקשרת המוצר biotinylated חד גדילי ה-PCR ומהווה אינדיקטור הכלאה; (7) לקבוע את כתובת ספקטרלי (חרוז זהות) ואת עוצמת האות הכלאה באמצעות Luminex או Bio-Plex מכשיר. לפחות 100 חרוזים נספרים עבור כל זהות חרוז את עוצמת הקרינה החציונית (MFI) של האות phycoerythrin המדווח הפלט. עד 100 סוגי חרוזים שונים ניתן להעריך בו זמנית אבל assay מראה את האפליה של שלושה סוגי חרוז מודגם. (8) כאשר MFI של PCR משכפל שנוצר מן המדגם אותו באופן משמעותי יותר מאשר שליטה שלילי חרוז נתון (אחד זנב של התלמיד מבחן t, p <0.05), המדגם נחשב חיובי עבור אורגניזם זה.
באיור 2. אופטימיזציה של הפרמטרים Luminex assay. חמש בדיקות שונות ממוקד anaerobius Peptostreptococcus שימשו עם amplicons שנוצר מתבנית מעורבת הכוללת פלסמידים המכילים את משובטים cpn60 UT של 20 חיידקים ידועים להיות מזוהה עם הנרתיק, כולל פ anaerobius. (א). השפעת זמן הטיפול T7 exonuclease. הפרוטוקול שתואר לעיל באה אך הפעם הטיפול עם exonuclease T7 היתה מגוונת לפני הכלאה לבין עוצמת הקרינה החציונית (MFI) נקבע עבור כל הבדיקות. (B). השפעת הזמן הכלאה. הפרוטוקול שתואר לעיל באה עם מגוון רחב של הכלאה פעמים. מגדיר אותו בדיקות ששימשו עם amplicon שנוצר מתבנית זהה ועוצמת הקרינה החציונית (MFI) נקבע עבור כל הבדיקות.
איור 4. יישום של מערך Luminex 5-Plex לאבחון BV בדגימות שנלקחו רציפים בודדים זהה. (א). גראם מוכתמת שקופיות המציגה את האבחון המסורתיות להערכת עבור כל מדגם BV. (B). יישום מערך Luminex 5-Plex מוכנים והוצאו להורג כמתואר בפרוטוקול זה ארבע דגימות אותו מוצג (A). מטרות חיידקית אשר אות MFI היתה חיובית משמעותית על ידי הגדרה שלנו (אחד זנב של התלמיד מבחן t, p <0.05) מסומנים על ידי כוכבית (*).
סגוליות של הדור אות היא בעלת חשיבות מכרעת, אתה חייב להיות בטוח כי האות שנצפה באמת משקף את הזיהוי של amplicon שנוצר אורגניזם הזה. תוכנות כגון PrimerPlex (פרמייר Biosoft) יכול לעזור לתכנן בדיקות אשר להכליא ביעילות, אבל הם עשויה או לא עשויה לחצות להכליא ליעד הלא מינים. כאשר אוניברסלי p...
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
אנו מודים אלברטו Severini וונסה Goleski לעזרה בפיתוח assay והערות קריטי על כתב היד הזה. עבודה זו מומנה על ידי הסוכנות לבריאות הציבור של קנדה תעשייתי מחקר סיוע התוכנית (המועצה הלאומית למחקר של קנדה). תמיכה נוספת התקבלה מאוניברסיטת הקרן פרסום ססקצ'ואן.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Oligonucleotide שם | חברה | רצף 1 | |
H279BP | Invitrogen, IDT, או אחרים | ביוטין-OEFO GAIIIIGCIGGIGAYGGIACIACIAC | |
H280 | YKIYKITCICCRAAICCIGGIGCYTT | ||
H1612BP | ביוטין-OEFO GAIIIIGCIGGYGACGGYACSACSAC | ||
H1613 | CGRCGRTCRCCGAAGCCSGGIGCCTT | ||
1o, phosphorothioate-C, E, phosphorothioate-G, F, phosphorothioate-A; אני, inosine; Y, C או T, R, A או G, K, G או T, S, C או G. |
טבלה 1. רצפים של oligonucleotides שונה עבור אוניברסלי cpn60 PCR.
שם מגיב | חברה | מספר קטלוגי | תגובות |
1-אתיל-3-(3-dimethylamiopropyl) carbodiimide HCl (EDC) | לנקב | 22980 | |
קלקר חרוזים פלורסנט: MicroPlex microspheres (Luminex), או Bio-Plex COOH ביד (Bio-Rad) | Luminex או Bio-Rad | Bio-Rad: 171-506xxx כאשר xxx מקביל מזהה חרוז | חרוזים מגנטיים הופכים זמינים עבור צימוד oligonucleotide ועשויים להציע יתרונות מסוימים. לא נוסו על ידי המחברים האלה. |
לכידת oligonucleotides (C12 אמינו 5 "שונה) | Invitrogen, IDT, או אחרים | שונים | רמת טוהר Desalted מקובל. רצפים של בדיקות ללכוד להשתמש לאפיין למשטח מהנרתיק ניתנים כתב היד שבו פרוטוקול זה מבוסס 13. |
T7exonuclease | ניו אינגלנד Biolabs | M0263S | |
Streptavidin-R-phycoerythrin (SA-PE) | Invitrogen | S-866 | היזהר להשיג טוהר גבוהה SA-PE, זה מספר קטלוג מומלץ |
Thermowell 96 גם צלחות PCR | דיג | CS006509 | להשתלב thermocycler הן 96-היטב מכונת BioPlex |
Thermowell איטום מחצלת | דיג | CS006555 | ניתן שימוש חוזר, לשטוף עם מים וסבון, לשטוף היטב, יבש |
5M TMAC | סיגמא | T3411 | |
Bio-Plex או מכשיר Luminex | Bio-Rad או Luminex | Bio-Rad: 171-000201 | |
PrimerPlex תוכנה לעיצוב בדיקה | פרמייר Biosoft | www.premierbiosoft.com | הצעות עבור Luminex בדיקה דהסימן, למרות פלטפורמות תוכנה אחרים עשויים לשמש |
טבלה 2. ריאגנטים ספציפיים וציוד.
רכיב | μl / assay | מבחני μl/100 | הריכוז הסופי |
10x PCR חיץ (Invitrogen) | 5 | 500 | 1x |
50 מ"מ MgCl 2 (Invitrogen) | 2.5 | 250 | 2.5 מ"מ |
10 mM dNTP | 1 | 100 | 0.2 מ"מ כל אחד |
H279BP, 25 מיקרומטר | 0.25 | 25 | 375 nM |
H1612BP, 25 מיקרומטר | 0.75 | 75 | 125 nM |
H280, 25 מיקרומטר | 0.25 | 25 | 375 nM |
H1613,25 מיקרומטר | 0.75 | 75 | 125 nM |
מים | 34 | 3400 | --- |
סכומים | 44.5 | 4450 |
לוח 3. מוצעים תערובות עבור PCR עם שונה cpn60 UT primers (טבלה 1). Assay היא להגדיר עבור μl 5 של ה-DNA תבנית 0.5 μl (2.5U) של ה-DNA פולימראז תקי (Invitrogen). בדרך כלל כמויות גדולות מוכנים (די למשל עבור 100 מבחני) ומאוחסנים ב -20 ° C.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved