A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
Microarray הגברה משלב הכלאת הגברה וmicroarray PCR אסימטרי לתוך תא בודד, אשר מייעל באופן משמעותי את זרימת עבודה microarray למשתמש הקצה. פישוט זרימת העבודה microarray הוא צעד ראשון הכרחי ליצירת אבחון מבוסס microarray שניתן להשתמש באופן שיגרתי בסביבות נמוכים יותר משאבים.
פישוט זרימת העבודה microarray הוא צעד ראשון הכרחי ליצירת אבחון מבוסס microarray MDR-TB שיכול לשמש באופן שיגרתי בסביבות נמוכים יותר משאבים. Microarray הגברה משלב הגברה סימטרית PCR, בחירת גודל היעד, תיוג היעד, וכלת microarray בתוך פתרון אחד ולתוך תא microfluidic אחת. שיטת עיבוד אצווה באה לידי ביטוי עם שילוב 9-Plex סימטרי אב וmicroarray אלמנט ג'ל בצפיפות נמוכה לgenotyping חפת סמים רב Mycobacterium עמיד (MDR-TB). הפרוטוקול המתואר כאן ניתן להשלים ב6 שעות ולספק גנוטיפ נכון עם לפחות 1,000 שווה תא של הדנ"א הגנומי. שילוב על גבי שבב צעדים לשטוף אינו ריאלי, אשר יגרמו לשיטת amplicon סגורה לגמרי ומערכת. עם microarray הגברה ההיקף של ריבוב מוגבל סופו של דבר במספר זוגות פריימר שניתן לשלב מ 'אדון יחידix ועדיין להשיג רגישות רצויה ומדדי ביצועים ספציפיים, במקום מספר הבדיקות שהם משותקים במערך. כמו כן, בסך הכל בפעם הניתוח יכול להתקצר או התארכה בהתאם לשימוש הספציפי המיועד, שאלת מחקר, ומגבלות רצויות של זיהוי. עם זאת, הגישה הכללית מייעלת באופן משמעותי את זרימת עבודה microarray למשתמש הקצה על ידי צמצום מספר שלבי עיבוד ידני אינטנסיביים וזמן רב, ומספקת נתיב ביוכימי וmicrofluidic פשוט עבור תרגום אבחון מבוסס microarray לתוך פרקטיקה קלינית שגרתית.
מקרה גילוי מוקדם וטיפול מהיר נחשבים שליטת האסטרטגיות היעילות ביותר להפחית חפת Mycobacterium הילוכים (MTB) 1, ועכשיו יש הסכמה רחבה בקהילת שחפת שנקודת הטיפול (POC) או בסמוך לבדיקת POC לאבחון שחפת בו זמנית ויש צורך בעמידות לתרופות (DR). טכנולוגיות כגון GeneXpert של קפאידים ובדיקות הגברה אחרות חומצות גרעין לצמצם את הזמן לאבחון לחולי שחפת רבות, ולספק קריאה מתוך מהירה מצביע על עמידות לריפאמפין או מוטציות שנבחרו מקנות עמידות לתרופות הראשונות או שנייה אחרות קו 2. למרות בדיקות הגברה בזמן אמת וחומצות גרעין בידוד תרמיות נועדו לזהות את מוטציות עמידות לתרופה שתוביל לMDR-TB, הספקטרום של מוטציות הם מזהים הוא לעתים קרובות מספיק כדי לעצב משטר תרופה אישי המתאים לפרופיל העמידות לתרופות של החולה, ואילוצים טכניים הקשורותכדי לדבר לחצות אופטי או את המורכבות של תהליכים כימיים הגברה ודיווח מאי 3-7 להגביל את מספר הלוקוסים או מוטציות שאותרו. לכן, טכנולוגיות זיהוי עם יכולת ריבוב גבוהה יותר נדרשות כדי לטפל בפערים ידועים באבחון POC MDR-TB.
Microarrays ומבחני הבדיקה השורה אישרו-WHO Hain יכולים לתת מענה "גן מרובה, מוטציות רבות" האתגר של אבחון MDR-TB 8-29. למרבה הצער,, פלטפורמות גילוי אלה המבוססים על הכלאת ריבוב משתמשות רב שלבי, מסובכים, ופרוטוקולים הפתוח amplicon הדורשים הכשרה משמעותית ומיומנות בטכניקות מולקולריות. Microarray ההגברה 30 נועד לטפל בכמה microarray זרימת העבודה אלה ודאגות תפעוליות. עקרונות fluidic פישוט הם כדי להגביר, להכליא, ולזהות מטרות חומצות גרעין בתוך תא microfluidic אחת. המשתמש מציג mas החומצה והגברת הגרעיןter לערבב לתוך תא fluidic עם טפטפת ומתחיל פרוטוקול הרכיבה התרמי. לשיטת העיבוד אצווה שמוצגת כאן, microarrays נשטפים לאחר מכן בפתרון בתפזורת, מיובש, וצלם. מחקר זה מדגים את הפונקציונליות של microarray הגברה באמצעות בדיקת MDR-TB microarray לrpoB (30 מוטציות), katG (2 מוטציות), Inha (4 מוטציות), rpsL (2 מוטציות), embB (מוטציה 1), IS1245, IS6110 , והגברה פנימית ושליטה הכלאה. זוג תואם לפחות אחד מבדיקות microarray (wildtype (WT) ומוטציה של נוקלאוטיד יחיד (MU)) כלול בכל אחד מוטציה של עניין. חומצות גרעין מזוקקים ממ 'עמיד סמים רב שחפת הן מזני שחפת TDR הבנק ביום 31. microarrays אלמנט ג'ל מיוצרים על מצעי זכוכית על ידי copolymerization בעצם כפי שתואר במקומות אחרים 32, פרט לכך שאנו משתמשים מונומר 4% ו0.05 מ"מ כל אחד בדיקה בpolymerizתערובת ation. מערכים מוקפים באטם 50 מיליליטר לפני השימוש. לאחר שלבי רכיבה התרמית, הכלאה, ולשטוף, microarrays ההגברה הם צילמו על מנתח נייד Akonni. , עוצמות אות משולבות מתוקן רקע מתקבלות הגלם. תמונות tif באמצעות אלגוריתם מעגל קבוע. רעש עבור כל רכיב ג'ל מחושב כשלוש פעמים סטיית התקן של רקעי נקודה המקומיים. מטרות גן נחשבות בדרך כלל לגילוי עבור יחס אות לרעש (SNR) ערכי ≥ 3. על מנת לקבוע את קיומו או היעדריו של מוטציה ספציפית בכל גן או קודון, יחס מבחין מחושב מערכי יחס האות לרעש כ( WT-MU) / (WT + MU). יחסי מבחין <0 מעידים על מוטציה סמים התנגדות במוקד, ואילו יחסים> 0 מעידים על רצף wild-type.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למעבדות שפעלו באמצעי זהירות PCR אוניברסלי, זה מבצעי יעיל יותר כדי לכלול כמה microarrays הגברה ואטמים לכל מצע ולשטוף את כל microarrays ההגברה בו זמנית במכל בתפזורת, כפי שמתואר כאן. פורמטים מתכלים זמינים לביצוע שלבי כביסה microarray לאחר הגברה ב, מבחן amplicon סגור אטום לחלוטין, כפי שדווחו במקומות אחרים 30,33.
1. התקנה
מגיב | נפח לכל מדגם (μl) | סופי [] |
Mulitplex PCR הצפת עם HotStar תקי פלוס | 25 | 1x |
אלבומין בסרום שור (BSA) | 0.55 | 0.6 מ"ג / מיליליטר |
פוראמיד | 3.8 | .7.6% |
פולימראז תקי נוסף | 0.8 | יחידות / μl (סה"כ 4 יחידות) |
תמהיל פריימר MDR-TB | 15.75 | - |
H-RNase ללא 2 O | 2.1 | - |
הגברה / עיכוב בקרה | 1 | 5.0 FG / μl |
סך הכל | 49 |
טבלת 1. הרכב MDR-TB microarray ההגברה מיקס מאסטר.
2. טען Microarrays ההגברה
3. רכיבה על אופניים תרמיים
צעדים רכיבה על אופניים תרמיים | ||
1 | 88 ° C | 5 דקות |
2 | 88 ° C | 30 שניות |
3 | 55 ° C | 1 דקות |
4 | 65 מעלות צלזיוס | 30 שניות |
5 | חזור על שלבים (2-4) ל50 מחזורים | |
6 | 65 מעלות צלזיוס | 3 דקות |
7 | 55 ° C | 3 שעות |
4. שטפי ויבשים
5. הדמיה
תמהיל פריימר MDR-TB סימטרי יוצר amplicons כותרת Cy3. ניתן הדמיה microarrays אלמנט ג'ל עם כל תרמי microarray סטנדרטי מסוגל Cy3 הדמיה. הליך ההדמיה הבאה הוא ספציפי לתמהיל MDR-TB מאסטר, תרמי נייד שדה Dx2100, ותוכנה לניתוח אוטומטי הניתן על ידי Akonni.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ניתוח תמונה איכותי יכול לספק תובנות לגבי מקורות רעש ניסיוני או השתנות שמאתגרים לזהות בטבלאות נתונים שנוצרו על ידי תוכנת ניתוח תמונה אוטומטית. לכן, זה יכול להיות שימושי כדי לבדוק חזותי ש1) כל אלמנטי ג'ל הם שלמות וללא ניזק, 2) הרקע הגלובלי הוא חופשי מחפצי ניאון שעשוי לה...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
עם microarray הגברה היקף הריבוב מוכתב סופו של דבר על ידי היעילות של PCR אסימטרי זמנית, לא microarray. מניסיוננו, 10-12 זוגות פריימר ייחודיים ניתן multiplexed בקלות בפורמט microarray הגברה. קריטריוני פריימר ועיצוב חללית קונבנציונליים ולכן חלים על מבחני חדשים, חוץ מזה שצריך גם להביא בחשבון את ?...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לבריאות (NIH) בAI089106 RC3 המענק.
חומצות גרעין MDR-TB סופקו על ידי תכנית הפיתוח של הקרן / האו"ם / בנק העולמי / ארגון הבריאות העולמית מיוחדת תכנית הילדים של האו"ם למחקר והדרכה במחלות טרופיות (TDR), ג'נבה, שוויץ.
אנו מודים לד"ר טום Shinnick של המרכז האמריקאי לבקרת מחלות ומניעתן להדרכה בגנים ומוטציות הספציפיים שתיכלל בassay אב הטיפוס.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MDR-TB amplification microarrays, with applied gasket and pre-cut cover slips | Akonni Biosystems | Inquire | |
Multiplex PCR kit, containing 2X PCR buffer with HotStar Taq plus | Qiagen | #206143 | |
Taq polymerase | Qiagen | #201207 | |
RNAse-free water | Qiagen | #206143 | |
Formamide | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP227-500 | |
20 mg mL-1 non-acetlyated bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | #3B6917 | |
5X concentrated MDR-TB primer mix | Akonni Biosystems | Inquire | |
500 fg uL-1 amplification and inhibition control | Akonni Biosystems | Inquire | |
20X SSPE | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP1328-4 | |
Triton X-100 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP151-500 | |
Disinfecting Spray | Current Technologies, Inc. | #BRSPRAY128 | |
70% Isopropyl Alcohol | Decon Labs, Inc. | #8416 | |
Microarray imager, with automated image and data analysis software | Akonni Biosystems | 100-20011 | |
Thermal cycler with flat block insert | Akonni Biosystems | 100-10021 | |
High-throughput wash station and slide holder | ArrayIt | HTW | |
Dissecting forceps | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #10-300 | |
Mini Vortexer | VWR | #3365040 | |
Mini-centrifuge | VWR | #93000-196 | |
Airbrush Compressor Kit | Central Pneumatic | #95630 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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