The authors have no acknowledgements.

תגובת 1. תוויות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני השימוש dUTPs, מראש aliquot cyanine 3 ו -5 שכותרתו, נוקלאוטידים ללא תווית ופריימרים אקראיים בריכוזים מומלץ יצרן ל96-גם צלחות וחנות ב -20 מעלות מוכנות לשימוש. למטרות פרוטוקול זה, aliquot 10.5 μl של dUTP שהכותרת המתאימה ו10.5 μl נוקלאוטידים ללא תווית ופריימרים אקראיים היטב כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפשיר את הצלחת מוכנה לשימוש 96-היטב של נוקלאוטידים ופריימרים על 4 מעלות צלזיוס למשך כ 1 שעה, מוגן מפני אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהפשיר, לאזן צלחת זה ב RT לפחות 30 דקות, מוגנות מפני אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאזן דגימות DNA ב 60 ° C לפחות 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רובוט טיפול נוזלי, לוותר nuclease ללא מים היטב בכל צלחת 96-היטב. הערה: נפח מים יהיה תלוי בריכוז של כל דגימת DNA קלט וצריך להיות מספיק כדי לגרום לריכוז סופי של 50 ng / ul. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות האן נוזלירובוט dling, פיפטה 1 מיקרוגרם של ה- DNA לתוך באר של צלחת 96-היטב (ראה 1.5) כדי להביא את הנפח הכולל עד 20 μl. הערה: כמויות קטנות יותר של ה- DNA ניתן להשתמש למרות שהאיכות וכתוצאה מכך הנתונים עלולה לסכן (לדגימות יקרות, ניתן להשתמש בם כמויות DNA הקלט עד 400 ng). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רובוט נוזל טיפול, להעביר 20 μl של נוקלאוטידים ופריימרים equilibrated לבאר כל הצלחת של DNA המדולל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את צלחת 96-היטב עם כובעי רצועה (חותם חזק הוא קריטי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפגל DNA ב -99 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות במכונה PCR עם מכסה מחומם ולאחר מכן הצמדתי מגניב על קרח למשך 5 דקות כדי פריימרים לחשל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רובוט טיפול נוזלי, להוסיף 10 μl של אנזים פולימראז Klenow Exo DNA לכל DNAs ותמהיל פיפטה ביסודיות. הערה: הנפח הכולל צריך להיות 50 μl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את צלחת 96-היטב ולדגור על 37 מעלות צלזיוס למשך 16 שעות. הערה: דגירה קצרה של 4 שעות היא מספיק עם זאת O / N בcubation יכול להיות נוח יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות רובוט טיפול נוזלי, להוסיף 5 μl של חיץ להפסיק את כל טוב. הערה: סיכום של חומרים כימיים המשמשים לתגובת התיוג מוצג בטבלה 1. </li></ol> 2. ההסרה של נוקלאוטידים מאוגדים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר נוקלאוטידים מאוגדים באמצעות עמודות ספין סיליקה-קרום מבוסס ורובוט עיבוד עמודת ספין ייעודי (עמודות הספין גם עשויות להיות מעובד באופן ידני). בצע את הוראות היצרן. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את התוכן של כל אחד גם לצינור 2 מיליליטר; מראש תווית אלה עם תעודת זהות ושל. הערה: ניתן לבצע צעד זה באופן ידני או רצוי באמצעות רובוט טיפול נוזלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם אתם משתמשים ברובוט עיבוד עמודת ספין, לאחר מכן לטעון את הרובוט עם 2 מיליליטר צינורות, עמודי ספין טיהור DNA ומאגרים כרוכים בכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 250 μl מלח גבוה, חיץ (PB חיץ) מחייב DNA לתגובת התיוג כדי לאגד את ה- DNA שכותרתו לסיליקהקרום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר זיהומים על ידי שטיפת הקרום פעמיים עם 500 חיץ לשטוף μl (חיץ PE). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 15 חיץ elution מלח μl נמוך (חיץ EB) הקרום לשחזר את ה- DNA המטוהר, שכותרתו בהיקף של 12 ~ μl. </li></ol></li></ol> 3. מערבבים את זוגות היב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הזוגות המתאימים של cyanine 3 ו- DNA 5 שכותרתו, DNA COT-1, תערובת חסימה סיפק יצרן ומאגר הכלאה-סיפק יצרן באמצעות רובוט טיפול נוזלי. הערה: זוגות היב אלה יכולים להיות דוגמא והתייחסות, או מדגם vs מדגם אם CNVs המשותף הוא לא בעיה (לדוגמא, אנו לשייך באופן שגרתי דגימות פנוטיפ-תואם, כגון חולה dysplasia כליות לעומת מטופל craniosynostosis, כפי שהם מאוד לא סביר לביצוע CNV המשמעותי קליני זהה). אם אתם משתמשים ב- DNA התייחסות, אספקת DNA מסחרית מומלצת, ואת זה צריך להיות מעובד לצד המדגם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות ro טיפול נוזליבוט, תוספת 1 COT DNA (3333 ng / μl), חסימת תערובת ומאגר הכלאה היטב בכל צלחת 96-היטב, כך שכל גם מכיל COT-1 DNA 1.1 μl, תערובת חסימת 4.95 μl ו24.75 שסופק על-יצרן מאגר הכלאה μl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 9.35 μl של DNA cyanine המתאים 3 שכותרתו היטב כל אחד. טרום רטוב כל קצה כדי לשפר את דיוק pipetting. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 9.35 μl של DNA cyanine המתאים 5 שכותרתו היטב כל אחד. טרום רטוב כל קצה כדי לשפר את דיוק pipetting. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את צלחת 96-היטב ומערבולת דקות 1. ספין צלחת 96-היטב כדי לאסוף תוכן בחלק התחתון של כל טוב. </li></ol></li></ol> 4. הכלאה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים תנור הכלאה ל65oC וprewarm שקופיות גיבוי אחד ותא הכלאה אחת עבור כל שקופית מערך. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפגל DNA שכותרתו בדגירת הכלאה מראש לפני שהחלת על המערכים. לבצע הכלאה בתנור מסתובב למשך 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה את הצלחת 96-גם על 70 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות ולאחר מכן לעזוב ב 37 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות לפחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובד על פלטפורמה מחוממת על 42 מעלות צלזיוס, לטעון כל שקופית גיבוי לתא הכלאה לפני השימוש. ודא שהחלק השקוף של שקופית האטם מיושר עם החלק &#39;חלונות&#39; של תא ההכלאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Pipet 42 μl של תמהיל ההכלאה שהוכן קודם לכן (ראה סעיף 3) על העמדה המתאימה במערך גיבוי שקופיות. טרום רטוב כל קצה כדי לשפר את דיוק pipetting. Pipet לאט על המרכז של כל עמדה, כדי לוודא שהנוזל לא נוגע בגבול טבעת גומי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שכל העמדות בשקופית הגיבוי מלאות, להוריד בזהירות את שקף המערך עליו ולהרכיב את תא ההכלאה. ודא שהצד של המערך עם כתיבה על זה עומד בפני שקופיות הגיבוי. הקפד להדק את בורג תא הכלאה מלאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את תא ההכלאה התאסף. ENsure שאין דליפה של תערובת הכלאה מחוץ לגבולות טבעת הגומי וכל בועת אוויר היא ~ 4 מ&quot;מ הגובה, כאשר תא ההכלאה הוא נח על הקצה שלה בצורה אנכית. סובב את תא ההכלאה ולבדוק שאין בועות אוויר שתקועים בעמדה ולא זז. אם יש בכל אלה, נותנים החדר ברז חד על הספסל. בדוק שכל בועות האוויר נעו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את תא ההכלאה לתנור מסתובב על 65 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. ודא הרוטור התנור הוא מאוזן; להשתמש תאים ריקים אחרים במידת צורך. </li></ol></li></ol> 5. כביסה וסריקת שקופיות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף מערכים להסיר DNA שכותרתו עודף ולאחר מכן לסרוק למדוד הקרינה של כל בדיקה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח תאי הכלאה מתוך תנור ולפרק. שקופיות המערך ואטם תהיה תקועות יחד; לצלול אלה בחיץ לשטוף 1 ולהשתמש זוג המלקחיים פלסטיק, קצוות שטוחים לחטט אותם בנפרד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Discard שקופית האטם ובמקום להחליק לתוך המערך מתלה שקוע במאגר 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את שקופית המערך ב~ 700 מיליליטר של חיץ לשטוף טרי 1 למשך 5 דקות, תוך בחישה נמרצת (להשתמש פשפשים ובוחש מגנטי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את שקופית המערך לחיץ לשטוף ~ 700 מיליליטר 2 ולשטוף עבור 90 שניות, תוך בחישה נמרצת. רם בעדינות את שקופיות מערך מלשטוף חיץ 2, הם צריכים לצאת יבשים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את שקופית המערך להחזיק שקופיות של הסורק, משתמש במגן שקופית. טען את השקופיות לתוך סורק המערך ולסרוק הבאים הוראות יצרן המערך. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Miller, D. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consensus+statement:+chromosomal+microarray+is+a+first-tier+clinical+diagnostic+test+for+individuals+with+developmental+disabilities+or+congenital+anomalies.">Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies.</a> Am. J. Hum. Genet. 86, 749-764 (2010).</li><li>Ahn, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Array+CGH+as+a+first+line+diagnostic+test+in+place+of+karyotyping+for+postnatal+referrals+-+results+from+four+years'+clinical+application+for+over+8,700+patients.">Array CGH as a first line diagnostic test in place of karyotyping for postnatal referrals - results from four years' clinical application for over 8,700 patients.</a> Mol. Cytogenet. 6 (16), 1755-8166 (2013).</li><li>Ahn, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+and+implementation+of+array+comparative+genomic+hybridisation+as+a+first+line+test+in+place+of+postnatal+karyotyping+for+genome+imbalance.">Validation and implementation of array comparative genomic hybridisation as a first line test in place of postnatal karyotyping for genome imbalance.</a> Mol. Cytogenet. 3 (9), 1755-8166 (2010).</li><li>Beaudet, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+utility+of+chromosomal+microarray+analysis+in+developmental+and+behavioral+pediatrics.">The utility of chromosomal microarray analysis in developmental and behavioral pediatrics.</a> Child Dev. 84, 121-132 (2013).</li><li>Park, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+implementation+of+whole-genome+array+CGH+as+a+first-tier+test+in+5080+pre+and+postnatal+cases.">Clinical implementation of whole-genome array CGH as a first-tier test in 5080 pre and postnatal cases.</a> Mol. Cytogenet. 4, 12 (2011).</li><li>Iafrate, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+large-scale+variation+in+the+human+genome.">Detection of large-scale variation in the human genome.</a> Nat. Genet. 36, 949-951 (2004).</li><li>Redon, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+variation+in+copy+number+in+the+human+genome.">Global variation in copy number in the human genome.</a> Nature. 444, 444-454 (2006).</li><li>Cafferkey, M., Ahn, J. W., Flinter, F., Ogilvie, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phenotypic+features+in+patients+with+15q11.2(BP1-BP2)+deletion:+Further+delineation+of+an+emerging+syndrome.">Phenotypic features in patients with 15q11.2(BP1-BP2) deletion: Further delineation of an emerging syndrome.</a> Am. J. Med. Genet. A. 164, 1916-1922 (2014).</li><li>Molin, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+microdeletion+syndrome+at+3q13.31+characterised+by+developmental+delay,+postnatal+overgrowth,+hypoplastic+male+genitals,+and+characteristic+facial+features.">A novel microdeletion syndrome at 3q13.31 characterised by developmental delay, postnatal overgrowth, hypoplastic male genitals, and characteristic facial features.</a> J. Med. Genet. 49, 104-109 (2012).</li><li>Tropeano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Male-biased+autosomal+effect+of+16p13.11+copy+number+variation+in+neurodevelopmental+disorders.">Male-biased autosomal effect of 16p13.11 copy number variation in neurodevelopmental disorders.</a> PLoS One. 8, e61365 (2013).</li><li>Bon, B. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Further+delineation+of+the+15q13+microdeletion+and+duplication+syndromes:+a+clinical+spectrum+varying+from+non-pathogenic+to+a+severe+outcome.">Further delineation of the 15q13 microdeletion and duplication syndromes: a clinical spectrum varying from non-pathogenic to a severe outcome.</a> J. Med. Genet. 46, 511-523 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

מערך CGH לא יזהה שחלופים מאוזנים או הפרעות ploidy כגון triploidy. יתר על כן, חוסר איזון פסיפס רמה נמוכה עשוי שלא להיות מזוהה. עם זאת, יש מערך CGH רזולוציה גבוהה יותר לזיהוי CNV מאשר ניתוח כרומוזום התאגדו-G בו החליף במעבדות ציטוגנטיקה רבות. לכן תקן הזהב הנוכחי לגילוי CNV הגנום. זה יכול...

זה כבר ידוע במשך שנים רבות כי מחיקות או עותקים נוספים של מגזרי כרומוזומליות לגרום לנכות אינטלקטואלית, dysmorphism ומומי congentical, ובמקרים מסוימים לגרום לתסמונות גנטיות 1. עם זאת, הטכנולוגיה זמינה רק עד אמצע שנתי ה -2000 לגילוי הגנום של שינויים אלה יכול הייתה G-התאגדה ניתוח כרומוזום, שבו יש רזולוציה של כ 5-10Mb, בהתאם לאזור והטבע של חוסר האיזון, ושלא לזהות כרומוזומים לא נורמלים שבו חומר הוחלף באזור מכרומוזום שונה עם אותו דפוס פסים. טכניקות ציטוגנטית נלוות כגון הקרינה הכלאה באתר והגברת בדיקה קשירה ספציפית זמנית היו זמינות לחקירה של לוקוסים ספציפיים, במקרים של חוסר איזון syndromic הספציפי חשוד, אבל זה לא היה עד כניסתה של הכלאה גנומית השוואתית מערך (מערך CGH) לs אבחון הקלינית שגרתיתervice 2-5 שגילוי הגנום של עותק מספר הגרסאות (CNVs) התאפשר ברזולוציה גדלה מאוד (בדרך כלל סביב 120kb). עבודת שירות קלינית לצד מחקרים הראה כי CNVs לאזורים מסוימים נפוצים באוכלוסייה הרגילה 6-7, תוך CNVs האחר, בלתי ניתן לגילוי בעבר, המשויכים neurodisabilities כגון אוטיזם ואפילפסיה 8-11. הפרוטוקול המתואר במאמר זה משמש במעבדה לאבחון הקלינית שירות הבריאות הלאומי בבריטניה (NHS); אנו משתמשים באסטרטגיות רומן הכלאה, בדיקות אצווה ורובוטיקה למזער את העלות בשירות במימון מדינה זו. לפני הפרוטוקול המפורט להלן, DNA באיכות גבוהה צריך להיות מופק מהחומר המוצא המתאים, בדרך כלל הדם, תאים בתרבית או דגימות רקמה. Spectrophotometry ניתן להשתמש כדי למדוד ריכוז (צריך להיות&gt; 50 ng / ul) ולבדוק 260: 280 יחסים ספיגה (צריך bדואר 1.8-2.0). ג&#39;ל אלקטרופורזה יכולה לשמש כדי לבדוק שה- DNA הוא של משקל מולקולרי גבוה בלי השפלה משמעותית. פרוטוקול זה מיועד למעבדות תפוקה גבוהות יותר, כי הם תיוג 96 דגימות לטווח באמצעות רובוטיקה טיפול הנוזלית אוטומטית. עם זאת, זה עשוי להיות מותאם למעבדות תפוקה נמוכות יותר ללא אוטומציה.

<table><tbody><tr><td>CGH microarray 8 x 60K</td><td>Agilent</td><td>G4126</td><td></td></tr><tr><td>Array CGH wash buffers</td><td>Agilent</td><td>5188-5226</td><td></td></tr><tr><td>Array CGH hybridisation buffer</td><td>Agilent</td><td>5188-5380</td><td></td></tr><tr><td>Minelute purification kit</td><td>Qiagen</td><td>28006</td><td></td></tr><tr><td>Array CGH labelling kit</td><td>Enzo</td><td>ENZ-42672-0000</td><td></td></tr></tbody></table>

array comparative genomic hybridization (array cgh) for detection of genomic copy number variants

Array CGH for the detection of genomic copy number variants has replaced G-banded karyotype analysis. This paper describes the technology and its application in a clinical diagnostic service laboratory. DNA extracted from a patient&#8217;s sample (blood, saliva or other tissue types) is labeled with a fluorochrome (either cyanine 5 or cyanine 3). A reference DNA sample is labeled with the opposite fluorochrome. There follows a cleanup step to remove unincorporated nucleotides before the labeled DNAs are mixed and resuspended in a hybridization buffer and applied to an array comprising ~60,000 oligonucleotide probes from loci across the genome, with high probe density in clinically important areas. Following hybridization, the arrays are washed, then scanned and the resulting images are analyzed to measure the red and green fluorescence for each probe. Software is used to assess the quality of each probe measurement, calculate the ratio of red to green fluorescence and detect potential copy number variants.

כל בדיקה על מערך הכלאה היא דמיינה כתערובת של fluorochromes האדום והירוק (ראה איור 1). היחס של אדום לאות ניאון ירוק עבור כל בדיקה הוא לכמת על ידי הסורק והתוכנה נלווית חלקות אלה כיחסי log2 על פי העמדה הגנומי שלהם, ומזהה אזורים נופלים גבולות מוגדרים מראש מחוץ. עקבות מערך ו...

Watch this Scientific Journal Video about Array Comparative Genomic Hybridization Array CGH for Detection of Genomic Copy Number Variants at JoVE.com

Array Comparative Genomic Hybridization Array CGH for Detection of Genomic Copy Number Variants

מערך CGH לצורך זיהוי של גרסאות עותק מספר הגנומי החליף ניתוח קריוטיפ התאגדו-G. מאמר זה מתאר את הטכנולוגיה והיישום שלה במעבדת שירות לאבחון.

מערך השוואתי הגנום הכלאה (Array CGH) לאיתור של הגנום גרסאות מספר עותק

Array CGH for the detection of genomic copy number variants has replaced G-banded karyotype analysis. This paper describes the technology and its ...

array-comparative-genomic-hybridization-array-cgh-for-detection

Research

JoVE Journal

Biology

Array Comparative Genomic Hybridization (Array CGH) for Detection of Genomic Copy Number Variants

19.5K Views.  Guy's & St Thomas' NHS Foundation Trust.  מערך CGH לצורך זיהוי של גרסאות עותק מספר הגנומי החליף ניתוח קריוטיפ התאגדו-G. מאמר זה מתאר את הטכנולוגיה והיישום שלה במעבדת שירות לאבחון. 

Video: Array Comparative Genomic Hybridization Array CGH for Detection of Genomic Copy Number Variants

Detection of Copy Number Alterations Using Single Cell Sequencing

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and microbial populations. Traditional methods for assessing genetic heterogeneity have been limited by low resolution, low sensitivity, and/or low specificity. Single cell sequencing has emerged as a powerful tool for detecting genetic heterogeneity with high resolution, high sensitivity and, when appropriately analyzed, high specificity. Here we provide a protocol for the isolation, whole genome amplification, sequencing, and analysis of single cells. Our approach allows for the reliable identification of megabase-scale copy number variants in single cells. However, aspects of this protocol can also be applied to investigate other types of genetic alterations in single cells.

Single cell sequencing is an increasingly popular and accessible tool for addressing genomic changes at high resolution. We provide a protocol that uses single cell sequencing to identify copy number alterations in single cells.

איתור של שינוי מספר העתקה באמצעות רצף תא יחיד

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and ...

Genetics

Detection of Rare Mutations in CtDNA Using Next Generation Sequencing

The analysis of circulating tumor DNA (ctDNA) using next-generation sequencing (NGS) has become a valuable tool for the development of clinical oncology. However, the application of this method is challenging due to its low sensitivity in analyzing the trace amount of ctDNA in the blood. Furthermore, the method may generate false positive and negative results from this sequencing and subsequent analysis. To improve the feasibility and reliability of ctDNA detection in the clinic, here we present a technique which enriches rare mutations for sequencing, Enrich Rare Mutation Sequencing (ER-Seq). ER-Seq can distinguish a single mutation out of 1 x 107 wild-type nucleotides, which makes it a promising tool to detect extremely low frequency genetic alterations and thus will be very useful in studying disease heterogenicity. By virtue of the unique sequencing adapter&#39;s ligation, this method enables an efficient recovery of ctDNA molecules, while at the same time correcting for errors bidirectionally (sense and antisense). Our selection of 1021 kb probes enriches the measurement of target regions that cover over 95% of the tumor-related driver mutations in 12 tumors. This cost-effective and universal method enables a uniquely successful accumulation of genetic data. After efficiently filtering out background error, ER-seq can precisely detect rare mutations. Using a case study, we present a detailed protocol demonstrating probe design, library construction, and target DNA capture methodologies, while also including the data analysis workflow. The process to carry out this method typically takes 1-2 days.

This manuscript describes a technique for detecting mutations of low frequency in ctDNA, ER-Seq. This method is differentiated by its unique use of two-directional error correction, a special background filter, and efficient molecular acquirement.

זיהוי של מוטציות נדירות CtDNA באמצעות רצף הדור הבא

The analysis of circulating tumor DNA (ctDNA) using next-generation sequencing (NGS) has become a valuable tool for the development of clinical oncology. ...

Cancer Research

Serum and Plasma Copy Number Detection Using Real-time PCR

Serum and plasma cell free DNA (cfDNA) has been shown as an informative, non-invasive source of biomarkers for cancer diagnosis, prognosis, monitoring, and prediction of treatment resistance. Starting from the hypothesis that androgen receptor (AR) gene copy number (CN) gain is a frequent event in metastatic castration resistance prostate cancer (mCRPC), we propose to analyze this event in cfDNA as a potential predictive biomarker.
We evaluated AR CN in cfDNA using 2 different real-time PCR assays and 2 reference genes (RNaseP and AGO1). DNA amount of 60 ng was used for each assay combination. AR CN gain was confirmed using Digital PCR as a more accurate method. CN variation analysis has already been demonstrated to be informative for the prediction of treatment resistance in the setting of mCRPC, but it could be useful also for other purposes in different patient settings. CN analysis on cfDNA has several advantages: it is non-invasive, rapid and easy to perform, and it starts from a small volume of serum or plasma material.

This manuscript describes the copy number variation analysis performed in serum or plasma DNA using real-time PCR approach. This method is suitable for the prediction of drug resistance in castration resistant prostate cancer patients, but it could be informative also for other diseases.

סרום ו פלזמה עותק מספר זיהוי באמצעות PCR בזמן אמת

Serum and plasma cell free DNA (cfDNA) has been shown as an informative, non-invasive source of biomarkers for cancer diagnosis, prognosis, monitoring, ...

An Array-based Comparative Genomic Hybridization Platform for Efficient Detection of Copy Number Variations in Fast Neutron-induced Medicago truncatula Mutants

Mutants are invaluable genetic resources for gene function studies. To generate mutant collections, three types of mutagens can be utilized, including biological such as T-DNA or transposon, chemical such as ethyl methanesulfonate (EMS), or physical such as ionization radiation. The type of mutation observed varies depending on the mutagen used. For ionization radiation induced mutants, mutations include deletion, duplication, or rearrangement. While T-DNA or transposon-based mutagenesis is limited to species that are susceptible to transformation, chemical or physical mutagenesis can be applied to a broad range of species. However, the characterization of mutations derived from chemical or physical mutagenesis traditionally relies on a map-based cloning approach, which is labor intensive and time consuming. Here, we show that a high-density genome array-based comparative genomic hybridization (aCGH) platform can be applied to efficiently detect and characterize copy number variations (CNVs) in mutants derived from fast neutron bombardment (FNB) mutagenesis in Medicago truncatula, a legume species. Whole genome sequence analysis shows that there are more than 50,000 genes or gene models in M. truncatula. At present, FNB-induced mutants in M. truncatula are derived from more than 150,000 M1 lines, representing invaluable genetic resources for functional studies of genes in the genome. The aCGH platform described here is an efficient tool for characterizing FNB-induced mutants in M. truncatula.

An Array-based Comparative Genomic Hybridization Platform for Efficient Detection of Copy Number Variations in Fast Neutron-induced Medicago truncatula Mutants

This protocol provides experimental steps and information about reagents, equipment, and analysis tools for researchers who are interested in carrying out whole genome array-based comparative genomic hybridization (CGH) analysis of copy number variations in plants.

מבוסס על מערך השוואתי גנומית הכלאה פלטפורמה יעילה לזיהוי של עותק מספר וריאציות במוטציות מהר ניוטרון-induced אספסת truncatula

Mutants are invaluable genetic resources for gene function studies. To generate mutant collections, three types of mutagens can be utilized, including ...

Detection of a CDH1 Rare Transcript Variant in Fresh-frozen Gastric Cancer Tissues by Chip-based Digital PCR

CDH1a, a non-canonical transcript of the CDH1 gene, has been found to be expressed in some gastric cancer (GC) cell lines, whereas it is absent in normal gastric mucosa. Recently, we detected CDH1a transcript variant in fresh-frozen tumor tissues obtained from patients with GC. The expression of this variant in tissue samples was investigated by the chip-based digital PCR (dPCR) approach presented here. dPCR offers the potential for an accurate, robust, and highly sensitive measurement of nucleic acids and is increasingly utilized for many applications in different fields. dPCR is capable of detecting rare targets; in addition, dPCR offers the possibility for absolute and precise quantification of nucleic acids without the need for calibrators and standard curves. In fact, the reaction partitioning enriches the target from the background, which improves amplification efficiency and tolerance to inhibitors. Such characteristics make dPCR an optimal tool for the detection of the CDH1a rare transcript.

Detection of a CDH1 Rare Transcript Variant in Fresh-frozen Gastric Cancer Tissues by Chip-based Digital PCR

The manuscript describes a chip-based digital PCR assay to detect a rare CDH1 transcript variant (CDH1a) in fresh-frozen normal and tumor tissues obtained from patients with gastric cancer.

זיהוי של Variant התעתיק נדיר CDH1 ברקמות מוקפאות סרטן קיבה על ידי מבוססי שבב דיגיטלי PCR

CDH1a, a non-canonical transcript of the CDH1 gene, has been found to be expressed in some gastric cancer (GC) cell lines, whereas it is absent in normal ...

Technical Demonstration of Whole Genome Array Comparative Genomic Hybridization

Array comparative genomic hybridization (array CGH) is a method for detecting gains and losses of DNA segments or gene dosage in the genome 1. Recent advances in this technology have enabled high resolution comparison of whole genomes for the identification of genetic alterations in cancer and other genetic diseases 2. The Sub-Megabase Resolution Tiling-set array (or SMRT) array is comprised of a set of approximately thirty thousand overlapping bacterial artificial chromosome (BAC) clones that span the human genome in ~100 kilobase pair (kb) segments 2. These BAC targets are individually synthesized and spotted in duplicate on a single glass slide 2-4. Array CGH is based on the principle of competitive hybridization. Sample and reference DNA are differentially labeled with Cyanine-3 and Cyanine-5 fluorescent dyes, and co-hybridized to the array. After an incubation period the unbound samples are washed from the slide and the array is imaged. A freely available custom software package called SeeGH (www.flintbox.ca) is used to process the large volume of data collected - a single experiment generates 53,892 data points. SeeGH visualizes the log2 signal intensity ratio between the 2 samples at each BAC target which is vertically aligned with chromosomal position 5,6. The SMRT array can detect alterations as small as 50 kb in size 7. The SMRT array can detect a variety of DNA rearrangement events including DNA gains, losses, amplifications and homozygous deletions. A unique advantage of the SMRT array is that one can use DNA isolated from formalin fixed paraffin embedded samples. When combined with the low input requirements of unamplified DNA (25-100ng) this allows profiling of precious samples such as those produced by microdissection 7,8. This is attributed to the large size of each BAC hybridization target that allows the binding of sufficient labeled samples to produce signals for detection. Another advantage of this platform is the tolerance of tissue heterogeneity, decreasing the need for tedious tissue microdissection 8. This video protocol is a step-by-step tutorial from labeling the input DNA through to signal acquisition for the whole genome tiling path SMRT array.

This video is a technical demonstration of the hybridization protocol for whole genome tiling path array CGH, which scans the entire human genome using only 25-100 ng of DNA that can be isolated from a variety of sources, including archival formalin fixed material.

הפגנה טכנית של הכלאה שלמות מערך הגנום הגנום השוואתי

Array comparative genomic hybridization (array CGH) is a method for detecting gains and losses of DNA segments or gene dosage in the genome 1.  Recent ...

Navigating MARRVEL, a Web-Based Tool that Integrates Human Genomics and Model Organism Genetics Information

Through whole-exome/genome sequencing, human geneticists identify rare variants that segregate with disease phenotypes. To assess if a specific variant is pathogenic, one must query many databases to determine whether the gene of interest is linked to a genetic disease, whether the specific variant has been reported before, and what functional data is available in model organism databases that may provide clues about the gene&#8217;s function in human. MARRVEL (Model organism Aggregated Resources for Rare Variant ExpLoration) is a one-stop data collection tool for human genes and variants and their orthologous genes in seven model organisms including in mouse, rat, zebrafish, fruit fly, nematode worm, fission yeast, and budding yeast. In this Protocol, we provide an overview of what MARRVEL can be used for and discuss how different datasets can be used to assess whether a variant of unknown significance (VUS) in a known disease-causing gene or a variant in a gene of uncertain significance (GUS) may be pathogenic. This protocol will guide a user through searching multiple human databases simultaneously starting with a human gene with or without a variant of interest. We also discuss how to utilize data from OMIM, ExAC/gnomAD, ClinVar, Geno2MP, DGV and DECHIPHER. Moreover, we illustrate how to interpret a list of ortholog candidate genes, expression patterns, and GO terms in model organisms associated with each human gene. Furthermore, we discuss the value protein structural domain annotations provided and explain how to use the multiple species protein alignment feature to assess whether a variant of interest affects an evolutionarily conserved domain or amino acid. Finally, we will discuss three different use-cases of this website. MARRVEL is an easily accessible open access website designed for both clinical and basic researchers and serves as a starting point to design experiments for functional studies.

Here, we present a protocol to access and analyze many human and model organism databases efficiently. This protocol demonstrates the use of MARRVEL to analyze candidate disease-causing variants identified from next-generation sequencing efforts.

ניווט MARRVEL, כלי מבוסס אינטרנט המשלבת גנומיקה האנושית ומודל האורגניזם גנטיקה מידע

Through whole-exome/genome sequencing, human geneticists identify rare variants that segregate with disease phenotypes. To assess if a specific variant is ...

A Robust Polymerase Chain Reaction-based Assay for Quantifying Cytosine-guanine-guanine Trinucleotide Repeats in Fragile X Mental Retardation-1 Gene

Fragile X syndrome (FXS) and associated disorders are caused by expansion of the cytosine-guanine-guanine (CGG) trinucleotide repeat in the 5&#8217; untranslated region (UTR) of the Fragile X mental retardation-1 (FMR1) gene promoter. Conventionally, capillary electrophoresis fragment analysis on a genetic analyzer is used for the sizing of the CGG repeats of FMR1, but additional Southern blot analysis is required for exact measurement when the repeat number is higher than 200. Here, we present an accurate and robust polymerase chain reaction (PCR)-based method for quantification of the CGG repeats of FMR1. The first step of this test is PCR amplification of the repeat sequences in the 5&#8217;UTR of the FMR1 promoter using a Fragile X PCR kit, followed by purification of the PCR products and fragment sizing on a microfluidic capillary electrophoresis instrument, and subsequent interpretation of the number of CGG repeats by referencing standards with known repeats using the analysis software. This PCR-based assay is reproducible and capable of identifying the full range of CGG repeats of FMR1 promoters, including those with a repeat number of more than 200 (classified as full mutation), 55 to 200 (premutation), 46 to 54 (intermediate), and 10 to 45 (normal). It is a cost-effective method that facilitates classification of the FXS and Fragile X-associated disorders with robustness and rapid reporting time.

An accurate and robust polymerase chain reaction-based assay for quantifying cytosine-guanine-guanine trinucleotide repeats in the Fragile X mental retardation-1 gene facilitates molecular diagnosis and screening of Fragile X syndrome and Fragile X-related disorders with shorter turn-around time and investment in equipment.

בסיס מבוסס על תגובת שרשרת פולימראז חזקה עבור כימות ציטוסינוס-גואנין-גואנין Trinucleotide גאות חוזר בצורה שברירית X פיגור-1 גן

Fragile X syndrome (FXS) and associated disorders are caused by expansion of the cytosine-guanine-guanine (CGG) trinucleotide repeat in the 5&#8217; ...

Pre-Implantation Genetic Testing for Aneuploidy on a Semiconductor Based Next-Generation Sequencing Platform

Next-generation sequencing has gained increasing importance in the clinical application in the determination of genetic variants. In the pre-implantation genetic test, this technique has its unique advantages in scalability, throughput, and cost. For the pre-implantation genetic test for aneuploidy analysis, the semiconductor-based next-generation sequencing (NGS) system presented here provides a comprehensive approach to determine structural genetic variants at a minimum resolution of 8 Mb. From sample acquisition to the final report, the working process requires multiple steps with close adherence to protocols. Since various critical steps could determine the outcome of amplification, quality of the library, coverage of reads, and output of data, descriptive information with visual demonstration other than words could offer more detail to the operation and manipulation, which may have a great impact on the results of all critical steps. The methods presented herein will display the procedures involved in whole genome amplification (WGA) of biopsied Trophectoderm (TE) cells, genomic library construction, sequencer management, and finally, generating copy number variants' reports.

The protocol presents the overall in-lab procedures required in pre-implantation genetic testing for aneuploidy on a semiconductor-based next-generation sequencing platform. Here we present the detailed steps of whole genome amplification, DNA fragment selection, library construction, template preparation, and sequencing working flow with representative results.

בדיקות גנטיות טרום השרשה לאנופלואידיה על פלטפורמת ריצוף מבוססת מוליכים למחצה מהדור הבא

Next-generation sequencing has gained increasing importance in the clinical application in the determination of genetic variants. In the pre-implantation ...

Detecting Somatic Genetic Alterations in Tumor Specimens by Exon Capture and Massively Parallel Sequencing

Efforts to detect and investigate key oncogenic mutations have proven valuable to facilitate the appropriate treatment for cancer patients. The establishment of high-throughput, massively parallel "next-generation" sequencing has aided the discovery of many such mutations. To enhance the clinical and translational utility of this technology, platforms must be high-throughput, cost-effective, and compatible with formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue samples that may yield small amounts of degraded or damaged DNA. Here, we describe the preparation of barcoded and multiplexed DNA libraries followed by hybridization-based capture of targeted exons for the detection of cancer-associated mutations in fresh frozen and FFPE tumors by massively parallel sequencing. This method enables the identification of sequence mutations, copy number alterations, and select structural rearrangements involving all targeted genes. Targeted exon sequencing offers the benefits of high throughput, low cost, and deep sequence coverage, thus conferring high sensitivity for detecting low frequency mutations.

We describe the preparation of barcoded DNA libraries and subsequent hybridization-based exon capture for detection of key cancer-associated mutations in clinical tumor specimens by massively parallel "next generation" sequencing. Targeted exon sequencing offers the benefits of high throughput, low cost, and deep sequence coverage, thus yielding high sensitivity for detecting low frequency mutations.