Name: detecting the lyme disease spirochete, borrelia burgdorferi, in ticks using nested pcr
Uploaded: 2018-02-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Detecting the Lyme Disease Spirochete, Borrelia Burgdorferi, in Ticks Using Nested PCR at JoVE.com

プライマー デザインのため神ハリス、アシュリー McKibbon と撮影、ジェシカ トーマス エベットとジョン ・ ブレイクリー、アレクサンドラ ・ フォーリー イービ、クリス ・ ラングレー、ジュリー ・ ルイス、ケルシー ・ マッキンタイア、アシュリー McKibbon、クリス ヴォージュ山脈とロージーへの出演犬を感謝致します、ビデオ。A. M. K. は、カナダのライム病研究財団によって支えられた、自然科学工学研究会議のカナダ (レベル) によって提供されたプロジェクトの資金調達。M. k. b. W. 給与ニューブランズウィック イノベーション財団 (NBIF) からの資金を受け取った。

1 タイマー刻みから DNA の隔離
<ol><li>フィールド コレクション、または獣医師および公衆のメンバーからの受動的な監視を介してダニを取得します。ダニは凍結によって殺された、密閉袋に入れ、室温で郵送する必要があります。<ol>
<li>提出フォームを使用して、日付と出会い、目盛りの添付の状態、ホスト種、およびホストの最近の旅行の歴史の地理的な位置に関する情報を収集します。</li>
		<li>Nested pcr 法は本質的に汚染されやすいため、サンプルの間露出を最小限にする研究所のワークスペースが設定されているを確認します。これは徹底的に洗浄、滅菌、よく互いから分離独立した専用スペースでのプロトコルのさまざまな要素の実行を含む、すべての楽器を確保する汚染物質の無料です。</li>
		<li>試料を受け取ったら、目盛りを写真し、識別キー32種、発達段階、セックス、および充血状態を比較することにより決定します。</li>
		<li>無菌条件下で剃刀やメスを使用して目盛りを二等分する、独立したマイクロ遠心チューブ用に 2 つの目盛りの断片。</li>
	</ol>
</li>
	<li>全 DNA を抽出するには、PCR と互換性のあるテンプレートを生成する任意の隔離プロシージャを使用します。このプロトコルは、キレート ベースの単純なアプローチを示しています。<ol>
<li>ティック フラグメントに溶解キレート試薬 (50-200 μ L) の間にしばしば適切な量を追加することによって開始します。具体的な金額は標本のサイズと充血の状態によって異なりますガイドラインは、製造元によって提供される必要があります。マイクロ チューブ乳棒を用いてホモジナイズしてください。</li>
		<li>簡単に 45 分と渦の 60 ° c の水浴中サンプルをインキュベートします。</li>
		<li>デスクトップ遠心機で遠心分離機の 16,276 x g (13,300 rpm) で 4 分のサンプル。</li>
		<li>反転して (1.2.3) のように遠心分離機の再ミックス、50 μ L のイソプロパノールを含む新鮮なラベル付きマイクロ チューブに上清を転送します。</li>
		<li>、上清をデカントし、70% のエタノールの 50 μ L の DNA の餌をすすいでください。</li>
		<li>ピペット、余分なエタノールを削除し、室温で 15 分間空気乾燥ペレット。</li>
		<li>DNA を再懸濁します 1 mM Tris pH 7.0 の 50 μ L を追加し、60 ° C で 1 時間湯せんでサンプルをインキュベート今後の分子分析のための-20 ° C で、DNA を格納できるように。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ボレリア OspAとぜい肉の nested pcr 法の検出。
注: 一般的な PCR の原理と実践の概要は、ローレンツ、2012年33によって提供されます。
<ol><li>合成またはボレリアの遺伝子特定の外側と内側のオリゴヌクレオチドのプライマーを取得します。プライマー セット、それぞれ増幅サイズおよび溶融温度の表 1を参照してください。</li>
</ol><table border="1"><tbody>
<tr>
<td>プライマー名</td>
			<td>遺伝子ターゲット</td>
			<td colspan="2">シーケンス (5' 3')</td>
			<td>増幅サイズ</td>
			<td>アニーリング温度</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fw をぜい肉</td>
			<td>ぜい肉</td>
			<td colspan="2">gcatcactttcagggtctca</td>
			<td rowspan="2">503 bp</td>
			<td rowspan="2">55 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>Rv をぜい肉</td>
			<td>ぜい肉</td>
			<td colspan="2">tggggaacttgattagcctg</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fw のぜい肉</td>
			<td>ぜい肉</td>
			<td colspan="2">ctttaagagttcatgttggag</td>
			<td rowspan="2">447 bp</td>
			<td rowspan="2">58 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>Rv のぜい肉</td>
			<td>ぜい肉</td>
			<td colspan="2">tcattgccattgcagattgt</td>
		</tr>
<tr>
<td>OspA アウト Fw</td>
			<td>OspA</td>
			<td colspan="2">cttgaagttttcaaagaagat</td>
			<td rowspan="2">487 bp</td>
			<td rowspan="2">55 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>OspA アウト Rv</td>
			<td>OspA</td>
			<td colspan="2">caactgctgacccctctaat</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fw OspA</td>
			<td>OspA</td>
			<td colspan="2">acaagagcagacggaaccag</td>
			<td rowspan="2">350 bp</td>
			<td rowspan="2">58 ° C</td>
		</tr>
<tr>
<td>Rv OspA</td>
			<td>OspA</td>
			<td colspan="2">ttggtgccatttgagtcgta</td>
		</tr>
</tbody></table>表 1: ボレリア burgdorferiFlaB ・ OspA nPCR の内側と外側のプライマー。 実習では、ぜい肉のプライマー検出OspAプライマー キャプチャのみボレリア汽船、ボレリアgenospecies が密接に関連B. ボレリアブルグドルフェリss と他両方の軌跡から増幅を示すb.ボレリアブルグドルフェリ。s. s.
<ol start="2"><li>事前殺菌 UV 光と 70% エタノールを用いた PCR キャビネット。 注: 潜在的なサンプルの汚染を最小限に抑えるこのワークスペース ティック解剖、DNA の抽出の場所とは異なる、ゲルの電気泳動。<ol>
<li>最初の PCR 実行 DNA、上記ステップ 1.0 でリカバリし、表 2で説明したように反応混合物を設定テンプレートと組み合わせて外側のプライマーを使用します。並行して、実行制御検証ボレリアの DNA から成る、ネガティブ コントロール実行されますいいえテンプレート反応試薬とエアロゾル汚染を検出するを含む肯定的です。試薬が汚染される可能性を最小限に抑えるために端に DNA を追加します。確実にすべての回と試薬が追加されていないと、DNA 添加直後後の管を閉じて他のチューブを開く前に各管を閉じる。</li>
		<li>サーマルサイクラーを次のようにプログラム: 95 ° C、5 分。40 サイクル 95 ° C の 15 s、アニール温度 30 s、45 のための 72 ° C s;72 ° C、5 分。4 ° C でを押し</li>
	</ol>
</li>
	<li>内側のプライマーを使用し 2 μ L (2.2.2 で生産) 最初の PCR の製品の最初の反応に似ています PCR の 2 番目のラウンドを実行します。 注: 反応ボリュームは表 2に再度提供されます。テンプレート DNA が最後に追加されると同時に 1 つのサンプルに対応するだけの管が開いているを確保することによって amplicons のクロス汚染を避けるために注意する必要があります。 
	 
	<table border="1"><tbody>
<tr>
<td>コンポーネント</td>
				<td>PCR # 1 ボリューム</td>
				<td>PCR # 2 ボリューム</td>
			</tr>
<tr>
<td>Taq ポリメラーゼのマスター ミックス 2 X</td>
				<td>12.5 Μ L</td>
				<td>12.5 Μ L</td>
			</tr>
<tr>
<td>ヌクレアーゼ フリー水</td>
				<td>8.5 Μ L</td>
				<td>8.5 Μ L</td>
			</tr>
<tr>
<td>10 μ M 順方向と逆プライマー</td>
				<td>1.0 μ L 外側プライマー</td>
				<td>1.0 μ L インナー プライマー</td>
			</tr>
<tr>
<td>DNA のテンプレート</td>
				<td>2.0 μ L、サンプル抽出 (1.2.7) から</td>
				<td>PCR (2.2.2) のラウンド 1 から、2.0 μ L</td>
			</tr>
</tbody></table>
表 2: PCR 反応混合物最初と 2 番目の拡大。 
	 
	<ol>
<li>熱 cycler を前に、プログラムが、内部のプライマー (表 1 を参照) に対応するためのアニーリングの温度を調整します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Agarose のゲルの電気泳動およびイメージング
注: 電気泳動による DNA の分離の基本的な手順は、李らを参照してください。 2012 年34。
<ol><li>20 X SB バッファー (0.2 M NaOH、0.8 M ホウ酸 pH 8)、1 X に希釈を使用して 1.2% の agarose のゲルの準備し、事前のゲルの染色が必要な場合、注ぐ前に約 5 μ L の DNA 染色を追加します。</li>
	<li>10 の各実験から 2 番目 (内部) PCR の反作用からの製品の μ L と 100 bp ラダー (5 μ L) と一緒にコントロールのサンプルをロードします。<ol>
<li>107 で 1 時間の electrophorese V (5 v/cm)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>表示および transilluminator と関連付けられているカメラとソフトウェアを使用してゲルを文書化します。</li>
</ol>

著者が明らかに何もありません。

使用の十年間、PCR ベースの手法が一貫してその価値を証明ボレリアの検出における節足動物と哺乳類の標本からボレリアが環境または臨床的起源から来るかどうか。PCR では、監視する既存の方法より多くの改善を提供しています。特に、それは開発と抗体試薬の性能依存ではなく、代わりにすることができます簡単に適応するプライマー シーケンスを変更することによって単に興味の新しいターゲットを検出します。PCR は、単独または多重反応による並列、複数の遺伝子座の評価も可能です。それは、新鮮でアーカイブされたダニ22、動物または人間の体液と切除25を含む多様な試料の入力に適用できます。PCR はまた amplicons 例については制限の酵素の消化力、プローブの交配、または微生物のアイデンティティ21に増加し洞察力を提供するために、シーケンス処理によって、さらに加工することができますを生成できます。
臨床ツールとして感染症の二次的な対策として宿主の免疫応答に依存するのではなく、細菌の存在の直接徴候を提供するので、PCR は概念的には標準的な血清学的診断することが望ましい。ただし、ライム病は比較的控えめな微生物の負担に関連付けられて (< 50 生物/mL 尿またはプラズマ) と偽陰性に上昇を与えることができる非定常 spirochetemia 結果25。クリニックでこの技術の感度は、組織型、感染、およびサンプル条件のステージ 12.5% と血液、脳脊髄液、生検組織36の既存研究では 62% の落下によってかなり異なります。分子感度限界支障がない場合は細菌培養後 PCR を実施しかし実行可能なスピロヘータの臨床検体からの回復は、同様に挑戦的な証明されています。最近プロトコル高い収量35のために最適化されています。一方、感染成人たにの腸抱くことができます平均どこ 2,000 から以上 50,000ボレリア37,38,39、しっかり nPCR の検出範囲内にあります。したがって、プロトコルは、ティック監視活動に適しています。
NPCR は特定の課題、つまり遺伝子と amplicons 品質 DNA を回復細心の実験的ワークフローの戦略的な選択に依存するダニ感染症を正確に報告するこの技術の容量を提起しているにもかかわらず、その多くの利点サンプルのクロス露出および試薬、実験室の環境の汚染を報告する適切なコントロールの使用を最小限に抑えながら標本から実験を前にスコープおよび調査の意図、明確な適切な遺伝子座と地域、そこに選択できます。目的は、ライムを引き起こすボレリアブルグドルフェリsl の複雑なため公平な画面を提供するためには場合と同様の親和性を持つ関連株のすべてを検出するプライマーを作成して無関係なキャプチャすることがなく増幅効率生物25。新しいプライマーを設計することができ、評価インシリコプライマー ブラスト40などのソフトウェア ツールを使用して標準の参照に対して実験的に検証することもかが未同定のサンプルに適用される前に分離します。DNA 抽出手順の目標は、混在環境試料 (ティック ホモジネート) からそのまま微生物テンプレートを回復するためです。PCR に進む前にオプションのステップは、抽出した DNA の完全性を評価するためです。また、並列の反応は目盛りでハウスキーピング遺伝子を対象とする設定でした。後者の方法は、反応混合物は、ボレリアの否定的な反応は、生物のしていない阻害物質の存在がないのために、増加自信を提供する阻害剤の存在も指定できます。
入れ子になった PCR 方法の感度の向上は、偽陽性の結果を生成する潜在的な汚染を犠牲にして来る。ティック郭清および DNA の回復時や外側と内側の増幅反応を設定する過程で、外因性テンプレートをサンプルに導入できます。テンプレートまたは私アンプリコンを避けるために PCR のための最高の練習プロトコルに従うことが特に重要ですので交差汚染。必要に応じて、PCR の生物学的安全キャビネット独立した気流、封じ込めと別の作業ステーションの使用を含むこれら徹底した化学物理的洗浄、表面や試薬等の滅菌と DNAの慎重な取り扱い41. いいえテンプレート コントロールは、ストックの試薬の汚染を識別するに不可欠な。NPCR の特定の脆弱性は処理私アンプリコン第 2 PCR 容器に最初の反作用の製品を転送するときに発生します。ターゲット DNA は既に肯定的なサンプルの指数強化を受けている、ので交差汚染に特に傾向がある、この手順は、この制限を回避するために開発した単管 nPCR プロトコル。このアプローチである特定の遺伝子のためのプライマーの両方のセットは、PCR31の両方のラウンドの密封されたままで反応管に一緒に追加されます。外側と内側のプライマーのペアは、外側のカップルで内側のプライマーのため禁止はアニール温度が高いテンプレートを増幅するよう熱力学的明瞭ななりません。第 2 ラウンドでは、内部のペアに対応するアニーリングの温度が低下します。これは潜在的交絡ステップをバイパスは、それはまた追加の使用を許可だけでなく抗汚染対策31,42。ただし、この変更は、いくつかのアッセイの感度を犠牲があります。方法、サンプルに独立して実行される技術的複製数の増加にスプリアス汚染を識別するために役立ちます。
分子生物学手法も nPCR の導入以来進化を続けて、これらの新しいアプローチ オリジナル デザイン上の選択の利点を提供は、金融費用の増加であります。その名の通り、量的な PCR (qPCR または実質の時間 (RT)-PCR) 従来技術が自然43で質的なサンプルについては、病原体の列挙が可能になります。QPCR の感度は、プライマー特性28に応じて変動することができますそれが伝え nPCR38に似ています。代わりに従来の TaqMan プローブ分子ビーコン (MB) を使用して、qPCR のバリエーションは臨床検体44,45,46のボレリアの検出にも約束を示しています。彼らのユニークな二次構造による分子ビーコン伝え低バック グラウンド蛍光と通じ、優れた感度47高の正当な信号を生成します。前臨床評価では、1 から 10 のスピロヘータ44,45間の潜在的な検出しきい値をお勧めします。さらに、技術は同時に検出哺乳類宿主遺伝子44と他のダニ媒介性病原体45nPCR を容易に達成可能である多重反応で正常に適用されています。その他のデザイン変更は、標準曲線39,48を使用せず DNA を定量化することができます液滴デジタル PCR (ddPCR) 技術を含みます。ボレリアのこの技術の低い検出限界は同様におよそ 10 のスピロヘータ/サンプル39です。これらのアプローチ nPCR と比較して、彼らはシングル増幅プロトコルを必要と、汚染の減少の可能性の利点もあるされます。
監視の目的は、様々 な細菌、ダニ目次をプロファイルする代わりには、16 s rRNA メタゲノム スクリーニングは魅力的なオプション49です。正確により微生物の広いスペクトルを取り込むことができますが、この方法は高価、すべて分子生物学研究所で見つからない特殊な DNA シーケンサーを必要としより高度なバイオインフォマティクスを用いた解釈が必要になります、ベクトルの病原体の負荷を表します。
対象となる監視活動がバイナリの有無の報告にかかわっているしばしば qPCR とその誘導体、定量用選択の方法とメタゲノム画面提供ティック マイクロバイの広範な在庫、1 つまたは少数の病原体ベクトルで。このような状況下で、これらの新しいより複雑なアプローチはプロセスに不必要な複雑さと財政負担を導入可能性があります。これらの理由から、nPCR テスト目盛りで極めて重要な技術として時の試練に耐えています。

ライム病 (LD) は、北半球で最も普及している媒介性の感染症とその発生率が1を増加し続けています。この衰弱させる病気が、ライム病の (LB) 複雑な (通称ボレリアブルグドルフェリsensu の lato、または s. l.)、歴史的に支配的な北アメリカの病原体、 B. で構成され spirocheteal の病原体によって引き起こされるライム B. afzeliiとB. garinii は、ヨーロッパとアジア、普及と新たな臨床的意義2,3種に加えて狭義 (® と名づける)。これらの細菌が感染しているマダニマダニ2.の咬傷を通して人間に送信されます。主な北アメリカのベクトルがI. いるとI. スルメ港し、菌4を送信するこの属内の複数の種が見つかっています。人間、ボレリアが原因で皮膚、関節、心臓、神経系、内分泌腺、消化管、内臓5,6,7、影響を及ぼす多臓器の症状 8,9,10。疾病管理予防センターは、現在アメリカ合衆国11,12で年間 300,000 以上新しい症例を見積もっています。病気の診断し、初期の段階で治療、予後は良好なしばしば、研究が治療後症状を続けている推奨される抗生物質療法を受けた患者の 60% と 10% 間のどこかを示唆しています。停止現象記事治療ライム病症候群 (PTLDS)13,14,15と呼ばれます。さらに、臨床的介入の遅れがカチカチのかみ傷の意識、初期の病気の非固有のプレゼンテーション、伝統的な血清による診断に基づいて感染症の発症で使用する場合の低感度の不足の結果として発生します。迅速かつ的確に治療するために失敗がますます衰弱させる合併症16,17にマニフェストすることができます症状進行できます。ライム病予防したがってリスク管理の基礎です。この成長の脅威に対抗するための戦略でダニ、病原体の有病率を示すための堅牢な監視措置を含むし、懸念の地理的な地域を特定します。
この記事では、感染しているマダニを識別する分子スクリーニング ツールとして入れ子になったポリメラーゼの連鎖反応 (nPCR) の有用性を示します。、特異性を向上させるため 2 つのボレリア遺伝子は並列増幅に使用されます。フラジェリン B (ぜい肉) 18鞭毛の主要な繊維タンパク質をエンコードし、外表面蛋白質 A (OspA) のリポ蛋白製品媒介マダニの中腸間単一の線形染色体上遺伝子にあります。植民地化はプラスミド エンコード19,20。ワークフローは、ティック コレクション、DNA 抽出しボレリアを検出する PCR の最初のラウンドで構成されています-特定の軌跡。その後 PCR は小さく、内部増幅断片を生成するのに新しいテンプレートとして最初の反作用の製品を使用します。ダニと見なされる正ボレリアブルグドルフェリの両方のボレリアの遺伝子から内側 amplicons は agarose のゲルの電気泳動によって検出できます。
NPCR 技術とぜい肉とOspA遺伝子ターゲットの両方を広く生態学的監視とライム スピロヘータの初期 90 年代21,22,23 以来の検出臨床使用されています。、24,25。分子のプロトコルの開発の前にダニを26抗ボレリア蛍光抗体法 (IF) の染色、微生物文化、またはそれらの組み合わせを消化管内容物をかけることによって評価しました。これらのアプローチは成長が遅く、ボレリア27、抗体パフォーマンスの問題、および IF 処理21ライブ タイマー刻みの要件の気難しい性質を含む固有の制限に苦しみます。PCR 後、感染したベクトルの高速、高感度、および特定の識別を提供するために採用されました。カルチャに依存しないそれ以外の場合にテスト21,22 不向き死者とアーカイブのダニなどの多様な試料の種類に直接アプリケーションを含む、伝統的な方法論でマーク付きの改善を提供.入れ子になった実験的デザインをさらに増幅25,28の 2 連続ラウンドで遺伝子特定のプライマーの 2 つの異なるセットを用いた古典的な PCR の感度と特異性を改良します。
実験成功は戦略的な遺伝子の選択と増幅設計に大きく依存します。ボレリアブルグドルフェリの存在を正確に推定するには、プライマーがボレリア属にも回帰熱スピロヘータと中居に関連する病原体を検出します。ぜい肉の場合この特異性は、多様な細菌 (図 1)24,29によって共有される比較的保存の並ぶシーケンスではなく、遺伝子の可変内部領域をターゲットによって達成されます。,30。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56471/56471fig1.jpg"> 図 1: nPCR、下図を使用しての概念ボレリアぜい肉ターゲットとして遺伝子。遺伝子の 5' と 3' のテルミニはボレリアブルグドルフェリsl のこれらの地域のライムの原因となる病原体の特定の評価には適さないレンダリングを超えて生物に共通です。プライマー ターゲットとして少ない節約インテリア シーケンスを使用して、PCR の 2 ラウンドは最終的に内部の増幅を検出する実行されます。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56471/56471fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
差別的な能力のテストでインテリアのぜい肉プライマーが80 以上の異なるボレリア評価、ライム病24に関連付けられているものだけを識別するために発見しました。624と純粋培養から 1031細菌間で nPCR の検出下限がされて感度は南私アンプリコン、しみが付くことおよび交配、放射性でさらに改善できますが、化学発光プローブ。単一スピロヘータ31検出しきい値を低減技術を結合します。直接の比較によって 104スピロヘータ31の最低の存在を報告するため、従来の unprobed の単一ラウンド PCR が見つかりました。しかし、無関係な DNA および潜在的な阻害物質の圧倒的な存在感のため、複雑な環境および臨床サンプルを操作するとき、アッセイの感度が低くなります、注意すべきであります。これらの課題は、主として nPCR の使用によって回避できます。
過去数十年で分子技術の進歩にもかかわらず、nPCR モダンな監視活動の定番手法のまま。デザインでこのプロトコルの実行注意は、ティック ベクトルにおける病原体の存在をキャプチャするための強力な適応性、および比較的簡単なアプローチです。

<table><tbody><tr><td>LabGard Class II, Type A2 biological safety cabinet</td><td>Nuaire</td><td>ES AIR NU-543&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Razor blades</td><td>VWR</td><td>55411-050</td><td>0.22 mm thickness</td></tr><tr><td>Microfuge Tubes (Microtubes 1.5 mL)</td><td>Axygen</td><td>311-08-051</td><td></td></tr><tr><td>AquaGenomic&amp;nbsp;</td><td>MultiTarget Pharmaceuticals</td><td>2030</td><td>DNA extraction reagent</td></tr><tr><td>Microtube Pestle</td><td>Diamed</td><td>DIATEC610-1551</td><td>Designed for 1.5 ml tubes</td></tr><tr><td>Water bath - Isotemp 202</td><td>Fishse Scientific</td><td>15-462-2</td><td></td></tr><tr><td>Vortex</td><td>Labnet</td><td>S0100 CAN</td><td></td></tr><tr><td>Spectrafuge 24D Digital Microcentrifuge</td><td>Labnet</td><td>C2400</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>190764</td><td></td></tr><tr><td>BIS-TRIS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B9754</td><td></td></tr><tr><td>Primer Synthesis</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>OLIGO</td><td></td></tr><tr><td>PCR Cabinet</td><td>Misonix</td><td>PCR6-482</td><td></td></tr><tr><td>PCR tube with attached flat caps 0.2mL</td><td>VWR</td><td>20170-012</td><td></td></tr><tr><td>GoTaq Green Master Mix 2x</td><td>Promega</td><td>M7123</td><td></td></tr><tr><td>Nuclease-free water</td><td>Promega</td><td>M7123</td><td>The water comes with the GTG</td></tr><tr><td>Spectrafuge Mini</td><td>Labnet</td><td>C1301</td><td></td></tr><tr><td>SYBR Safe DNA Stain 10,000X Concentration</td><td>EDVOTEK</td><td>608</td><td></td></tr><tr><td>Froggarose LE (Molecular Biology Grade Agarose)</td><td>FroggaBio</td><td>A87-500G</td><td></td></tr><tr><td>GD 100 bp DNA Ladder</td><td>FroggaBio</td><td>DM001-R500&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Electrophoresis power pack&amp;nbsp;</td><td>VWR</td><td>VWR 105</td><td>EC Apparatus Corporation</td></tr><tr><td>Fluor-S MultiImager&amp;nbsp;</td><td>BioRad</td><td>170-7700 (Serial number 433B0154)</td><td></td></tr><tr><td>Quantity One 1-D Analysis Software (V. 4.5.2)</td><td>BioRad</td><td>1709600</td><td></td></tr></tbody></table>

detecting the lyme disease spirochete, borrelia burgdorferi, in ticks using nested pcr

ライム病は、スピロヘータの感染しているマダニマダニ咬傷を通して人間に感染しているのボレリアブルグドルフェリsensu lato 家族によって引き起こされる深刻な媒介性感染症です。北アメリカの主な病因は、狭義のボレリアブルグドルフェリです。地理的なリスク領域を拡大、堅牢な監視プログラム ダニ感染率を測定でき、臨床医、獣医師、および一般に調査結果を通信をサポートすることをお勧めします。ネストされたポリメラーゼの連鎖反応 (nPCR) の分子技術は長いこの目的のために使用されており、ダニや野生動物のボレリアの検出に中央・安価・堅牢なアプローチ。
この資料では、感染した標本を識別するために DNA 抽出液をチェックする nPCR のアプリケーションを示します。2 つの独立ボレリア目標は、遺伝子のこの手法でエンコードのフラジェリン B (ぜい肉) と外表面蛋白質 A , (OspA) が広く使用されています。プロトコルは、ティック コレクション、DNA 抽出、および 2 つのボレリアのそれぞれを検出する PCR の最初のラウンド-特定の軌跡。後続のポリメラーゼの連鎖反応 (PCR) はより小さく、内部増幅断片を生成するのに新しいテンプレートとして最初の反作用の製品を使用します。ネストされたアプローチは、従来の PCR の感度と特異性に向上します。ダニは両方ボレリア遺伝子から内側 amplicons は agarose のゲルの電気泳動によって検出できるとき病原体陽性と見なされます。

nPCR は、複雑な環境試料調査中である場合は特に、特異性と病原体検出の感度を高めるためのエレガントなアプローチです。PCRボレリアぜい肉軌跡 (とOspA、描かれていない) の戦略的な地域の 2 つのラウンドが短いインナーの世代を通じてボレリアブルグドルフェリ細菌の存在を報告できる図 1に示されている、amplicons。ゲルの電気泳動によって解決されると、刻みからぜい肉とOspA反応生成物が視覚的に得点し、コントロールと比較します。図 2に各ゲルの上部にあるユニークな標本の識別子が提供されます、いいえテンプレートおよびエアロゾルのコントロール表されます左端と右、それぞれ、はしごに隣接します。
堅牢な増幅バンドは選択の実験サンプルにはっきりと見える、余剰のプライマーと残留 DNA (図 2) から簡単に区別。定める実験設計の原則に基づき、ダニをボレリアネガティブ コントロールを示す増幅、および内部 amplicons、ぜい肉、 OspAプライマーから生成される並列時の肯定的な考えは。この場合、標本 T907、T604、T606 ライム病原体 (図 2) の監視条件に会った。By contrast、T923 が陽性だけOspA、結果複数の可能な説明がある: A) 起源の目盛りはボレリア、陰性ですが外側または内側OspA PCR 準備もに汚染されていたテンプレート DNA (マイナス コントロールを介して試薬の全身汚染が排除されていることに注意)、B) ダニはライム病ボレリア、低テンプレート量や実験的なエラー防止ぜい肉、または C の増幅) 有機体が存在保存されたOspAシーケンスに含まれているが、フラジェリンに欠けていたまたはプライマーをアニールぜい肉の対象地域の不十分なアイデンティティを持っていた。確かに、さまざまな植物や動物の28を含む生物にOspA配列類似性を指摘されています。コンバースの状況より多くの増幅はフラジェリン遺伝子がないOspA遺伝子を保存、可能性があります関連ボレリア種。実際には、このプロトコル シナリオ 'A' が最も可能性の高い説明であることを示唆、ぜい肉プライマーを行う以上のOspA単一肯定的な結果が得られます。好戦的な標本のさらなる実験的解析、せずただし、じゃない単一肯定的な結果の原因を特定することが可能。あいまいなサンプルに対して技術的な複製数の増加は、以前の反応にも導入された汚染物質はアーカイブされた DNA に存在ないので彼らの真の状態の調整を助けるかもしれない。ただし、これらのプライマーとそれに続く反作用は決定的な結果を提供するために失敗した場合、他のボレリアの軌跡は PCR によって調査できます。これらの反応から生成される Amplicons のシーケンシャルな id の割り当てや緊張発散の程度を推定するための隔離集団間で比較もできます。Sapi および同僚は、ひと臨床サンプル35を使用して、このワークフローの例を提供します。
すべての要因は、輪郭を描かれたプロトコルと解釈の基準はそれぞれ 0.17%、0.0063% の偽陽性と偽負のレートを生成すると推定されていると見なされます。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56471/56471fig2.jpg"> 図 2: の検出ボレリアブルグドルフェリnPCR による個々 のタイマー刻みでぜい肉とOspA 。各目盛りに割り当てられたコードは、ゲルの上部に表され、アイデンティティに各試験片におけるOspAとぜい肉の検出を報告する縦に揃えます。レーン権利イメージのないテンプレート コントロールを表すの左にある B (右車線) がエアロゾル試験所環境の汚染をキャプチャするコントロールがあります。<a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56471/56471fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Detecting the Lyme Disease Spirochete, Borrelia Burgdorferi, in Ticks Using Nested PCR

Nested pcr 法は、ライム病ライム病の病原のプローブ DNA を抽出し目盛りに適用できる敏感な具体的で、わかりやすい手法です。最初の PCR 実験は遺伝子特定のプライマーを使用し、内部のプライマーを使用して後続の反応のためのテンプレートとなる長い amplicons を生成します。

Nested pcr 法を使用してのタイマー刻みでライム病ライム病スピロヘータを検出

Lyme disease is a serious vector-borne infection that is caused by the Borrelia burgdorferi sensu lato family of spirochetes, which are transmitted to ...

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Research

JoVE Journal

Biology

Detecting the Lyme Disease Spirochete, Borrelia Burgdorferi, in Ticks Using Nested PCR

17.9K ビュー.  Mount Allison University. Nested pcr 法は、ライム病ライム病の病原のプローブ DNA を抽出し目盛りに適用できる敏感な具体的で、わかりやすい手法です。最初の PCR 実験は遺伝子特定のプライマーを使用し、内部のプライマーを使用して後続の反応のためのテンプレートとなる長い amplicons を生成します。

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Methods for Rapid Transfer and Localization of Lyme Disease Pathogens Within the Tick Gut

Lyme disease is caused by infection with the spirochete pathogen Borrelia burgdorferi, which is maintained in nature by a tick-rodent infection cycle 1. A tick-borne murine model 2 has been developed to study Lyme disease in the laboratory. While na&iacute;ve ticks can be infected with B. burgdorferi by feeding them on infected mice, the molting process takes several weeks to months to complete. Therefore, development of more rapid and efficient tick infection techniques, such as a microinjection-based procedure, is an important tool for the study of Lyme disease 3,4. The procedure requires only hours to generate infected ticks and allows control over the delivery of equal quantities of spirochetes in a cohort of ticks. This is particularly important as the generation of B. burgdorferi infected ticks by the natural feeding process using mice fails to ensure 100% infection rate and potentially results in variation of pathogen burden amongst fed ticks. Furthermore, microinjection can be used to infect ticks with B. burgdorferi isolates in cases where an attenuated strain is unable to establish infection in mice and thus can not be naturally acquired by ticks 5. This technique can also be used to deliver a variety of other biological materials into ticks, for example, specific antibodies or double stranded RNA 6. In this article, we will demonstrate the microinjection of nymphal ticks with in vitro-grown B. burgdorferi. We will also describe a method for localization of Lyme disease pathogens in the tick gut using confocal immunofluorescence microscopy.

Lyme disease research studies often require generation of ticks infected with the pathogen Borrelia burgdorferi, a process that typically takes several weeks. Here we demonstrate a microinjection-based tick infection procedure that can be accomplished within hours. We also demonstrate an immunofluorescence method for in situ localization of B. burgdorferi within ticks.

ティック腸内ライム病の病原体の迅速な伝達とローカリゼーションのための方法

Lyme disease is caused by infection with the spirochete pathogen Borrelia burgdorferi, which is maintained in nature by a tick-rodent infection cycle 1.  ...

免疫・感染学

Evaluation of a Universal Nested Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction for the Detection of Lyssaviruses

To detect rabies virus and other member species of the genus Lyssavirus within the family Rhabdoviridae, the pan-lyssavirus nested reverse transcription polymerase chain reaction (nested RT-PCR) was developed to detect the conserved region of the nucleoprotein (N) gene of lyssaviruses. The method applies reverse transcription (RT) using viral RNA as template and oligo (dT)15 and random hexamers as primers to synthesize the viral complementary DNA (cDNA). Then, the viral cDNA is used as a template to amplify an 845 bp N gene fragment in first-round PCR using outer primers, followed by second-round nested PCR to amplify the final 371 bp fragment using inner primers. This method can detect different genetic clades of rabies viruses (RABV). The validation, using 9,624 brain specimens from eight domestic animal species in 10 years of clinical rabies diagnoses and surveillance in China, showed that the method has 100% sensitivity and 99.97% specificity in comparison with the direct fluorescent antibody test (FAT), the gold standard method recommended by the World Health Organization (WHO) and the World Organization for Animal Health (OIE). In addition, the method could also specifically amplify the targeted N gene fragment of 15 other approved and two novel lyssavirus species in the 10th Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) as evaluated by a mimic detection of synthesized N gene plasmids of all lyssaviruses. The method provides a convenient alternative to FAT for rabies diagnosis and has been approved as a National Standard (GB/T36789-2018) of China.

A pan-lyssavirus nested reverse transcription polymerase chain reaction has been developed to detect specifically all known lyssaviruses. Validation using rabies brain samples of different animal species showed that this method has a sensitivity and specificity equivalent to the gold standard fluorescent antibody test and could be used for routine rabies diagnosis.

Lyssaviruses の検出のための普遍的な入れ子逆転写ポリメラーゼ連鎖反応の評価

To detect rabies virus and other member species of the genus Lyssavirus within the family Rhabdoviridae, the pan-lyssavirus nested reverse transcription ...

遺伝学

Feeding of Ticks on Animals for Transmission and Xenodiagnosis in Lyme Disease Research

Transmission of the etiologic agent of Lyme disease, Borrelia burgdorferi, occurs by the attachment and blood feeding of Ixodes species ticks on mammalian hosts. In nature, this zoonotic bacterial pathogen may use a variety of reservoir hosts, but the white-footed mouse (Peromyscus leucopus) is the primary reservoir for larval and nymphal ticks in North America. Humans are incidental hosts most frequently infected with B. burgdorferi by the bite of ticks in the nymphal stage. B. burgdorferi adapts to its hosts throughout the enzootic cycle, so the ability to explore the functions of these spirochetes and their effects on mammalian hosts requires the use of tick feeding. In addition, the technique of xenodiagnosis (using the natural vector for detection and recovery of an infectious agent) has been useful in studies of cryptic infection. In order to obtain nymphal ticks that harbor B. burgdorferi, ticks are fed live spirochetes in culture through capillary tubes. Two animal models, mice and nonhuman primates, are most commonly used for Lyme disease studies involving tick feeding. We demonstrate the methods by which these ticks can be fed upon, and recovered from animals for either infection or xenodiagnosis.

Lyme disease is the most commonly-reported vector-borne disease in North America. The causative agent, Borrelia burgdorferi is a spirochete bacterium transmitted by Ixodid ticks. Transmission and detection of infection in animal models is optimized by the use of tick feeding, which we describe here.

ライム病研究における送信および外因診断法のために動物にダニの摂食

Transmission of the etiologic agent of Lyme disease, Borrelia burgdorferi, occurs by the  attachment and blood feeding of Ixodes species ticks on ...

Cultivation Methods of Spirochetes from Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex and Relapsing Fever Borrelia

The Borrelia consists of three groups of species, those of the Lyme borreliosis (LB) group, also known as B. burgdorferi sensu lato (s.l.) and recently reclassified into Borreliella, the relapsing fever (RF) group Borrelia, and a third reptile-associated group of spirochetes. Culture-based methods remain the gold standard for the laboratory detection of bacterial infections for both research and clinical work, as the culture of pathogens from bodily fluids or tissues directly detects replicating pathogens and provides source material for research. Borrelia and&#160;Borreliella spirochetes&#160;are fastidious and slow growing, and thus are not commonly cultured for clinical purposes; however, culture is necessary for research. This protocol demonstrates the methodology and recipes required to successfully culture LB and RF spirochetes, including all recognized species from B. burgdorferi s.l. complex including&#160;B. afzelii, B. americana, B. andersonii, B. bavariensis, B. bissettii/bissettiae, B. burgdorferi sensu stricto&#160;(s.s.), B. californiensis, B. carolinensis, B. chilensis, B. finlandensis, B. garinii, B. japonica, B. kurtenbachii, B. lanei, B. lusitaniae, B. maritima, B. mayonii, B. spielmanii, B. tanukii, B. turdi, B. sinica, B. valaisiana, B. yangtzensis, and RFspirochetes, B. anserina, B. coriaceae, B. crocidurae, B. duttonii, B. hermsii, B. hispanica, B. persica, B. recurrentis, and B. miyamotoi. The basic medium for growing LB and RF spirochetes is the Barbour-Stoenner-Kelly (BSK-II or BSK-H) medium, which reliably supports the growth of spirochetes in established cultures. To be able to grow newly isolated Borrelia isolates from tick- or host-derived samples where the initial spirochete number is low in the inoculum, modified Kelly-Pettenkofer (MKP) medium is preferred. This medium also supports the growth of B. miyamotoi. The success of the cultivation of RF spirochetes also depends critically on the quality of ingredients.

Cultivation Methods of Spirochetes from Borrelia burgdorferi Sensu Lato Complex and Relapsing Fever Borrelia

In vitro culture is a direct detection method for the presence of living bacteria. This protocol describes methods for the culture of diverse Borrelia spirochetes,&#160;including those of the Borrelia burgdorferi sensu lato complex, relapsing fever Borrelia species, and Borrelia miyamotoi. These species are fastidious and slow growing but can be cultured.

ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ラト・コンプレックスと再発熱ボレリアからのスピロヘータの栽培方法

The Borrelia consists of three groups of species, those of the Lyme borreliosis (LB) group, also known as B. burgdorferi sensu lato (s.l.) and recently ...

Phage-Mediated Genetic Manipulation of the Lyme Disease Spirochete Borrelia burgdorferi

Introducing foreign DNA into the spirochete Borrelia burgdorferi has been almost exclusively accomplished by transformation using electroporation. This process has notably lower efficiencies in the Lyme disease spirochete relative to other, better-characterized Gram-negative bacteria. The rate of success of transformation is highly dependent upon having concentrated amounts of high-quality DNA from specific backgrounds and is subject to significant strain-to-strain variability. Alternative means for introducing foreign DNA (i.e., shuttle vectors, fluorescent reporters, and antibiotic-resistance markers) into B. burgdorferi could be an important addition to the armamentarium of useful tools for the genetic manipulation of the Lyme disease spirochete. Bacteriophage have been well-recognized as natural mechanisms for the movement of DNA among bacteria in a process called transduction. In this study, a method has been developed for using the ubiquitous borrelial phage &#966;BB-1 to transduce DNA between B. burgdorferi cells of both the same and different genetic backgrounds. The transduced DNA includes both borrelial DNA and heterologous DNA in the form of small shuttle vectors. This demonstration suggests a potential use of phage-mediated transduction as a complement to electroporation for the genetic manipulation of the Lyme disease spirochete. This report describes methods for the induction and purification of phage &#966;BB-1 from B. burgdorferi, the use of this phage in transduction assays, and the selection and screening of potential transductants.

Phage-Mediated Genetic Manipulation of the Lyme Disease Spirochete Borrelia burgdorferi

The ability of bacteriophage to move DNA between bacterial cells makes them effective tools for the genetic manipulation of their bacterial hosts. Presented here is a methodology for inducing, recovering, and using &#966;BB-1, a bacteriophage of Borrelia burgdorferi, to transduce heterologous DNA between different strains of the Lyme disease spirochete.

ライム病スピロヘータ・ボレリア・ブルグドルフェリのファージ媒介遺伝子操作

Introducing foreign DNA into the spirochete Borrelia burgdorferi has been almost exclusively accomplished by transformation using electroporation. This ...

血清中の ボレリア特異的IgGおよびIgMに対するマルチプレックスイムノアッセイ

Simultaneous Detection of Different Antibody Classes in a Multiplexed Serological Test

To monitor the progression of infectious diseases, it is useful to assess immunoreactivity against various antigenic determinants, and measure different antibody isotypes because they appear at different stages of the host immune response. With Lyme borreliosis, the pathogenic agent can be one of the multiple members of the Borrelia species. Therefore, correct sample classification requires evaluating the immunoreactivity against different antigens of different Borrelia species. Additionally, anti-pathogen IgG and IgM responses can have different elicitation time courses during disease progression. Here we demonstrate the development of a two-reporter multiplex immunoassay that has utility in identifying Borrelia-specific immune response in human serum samples by simultaneously evaluating both IgG and IgM immunoreactivity against different bacterial antigens in the same reaction well. This dual-reporter approach retains the analytical performance of single-reporter methods while conserving time and resources and reducing sample size requirements. This assay allows essentially double the serological information to be generated from a blood sample in half the time.

著者スポットライト:ライムボレリア症の診断および病原体研究のためのマルチプレックスイムノアッセイの範囲の拡大 

A three-channel dual-reporter fluorescence flow analysis system was used to develop a bead-based multiplex immunoassay that simultaneously evaluates serum samples for IgG and IgM elicited against multiple antigens of different Borrelia species that cause Lyme borreliosis in Europe and North America.

マルチプレックス血清学的検査における異なる抗体クラスの同時検出(英語)

To monitor the progression of infectious diseases, it is useful to assess immunoreactivity against various antigenic determinants, and measure different ...

ダニ媒介性疾患研究のためのダニ幼虫へのヒト曝露

A Model for Experimental Exposure of Humans to Larval Ixodes scapularis Ticks

Tickborne diseases are a significant public health problem in the United States and worldwide. Ticks are obligate blood-feeding arthropods; an ixodid tick must remain attached to the skin of the host and complete its multi-day feeding process to acquire its blood meal. Exposing animals to ticks is a common practice for studying host responses to tick bites and tickborne diseases. We developed the procedure, conducted the first human research study, and published the findings on exposing human volunteers to uninfected larval Ixodes scapularis ticks. This article describes the methodology used to construct the containment dressing, how to apply and secure the ticks to the host, how to maintain the dressing, and how to remove the ticks from the host. Exposing volunteers to tick bites is an experimental procedure and must be performed under a clinical research protocol approved by the appropriate regulatory authorities. This method allows for translational research to better understand the human response to tick bites and foster the development of diagnostics, prevention, and therapies for tickborne diseases.

著者スポットライト:マダニ研究およびライム病研究のための制御されたヒト曝露モデル

This article presents the methodology for exposing humans to larval Ixodes scapularis for clinical research. The technique is relatively simple, tolerable by the research volunteers, and can be modified according to experimental needs. Such research involving human subjects must be conducted under clinical study protocols approved by the appropriate regulatory authorities.

幼虫 Ixodes scapularis Ticsへのヒトの実験的曝露モデル

Tickborne diseases are a significant public health problem in the United States and worldwide. Ticks are obligate blood-feeding arthropods; an ixodid tick ...

Nested pcr 法を使用してのタイマー刻みでライム病ライム病スピロヘータを検出

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ティック腸内ライム病の病原体の迅速な伝達とローカリゼーションのための方法

Lyssaviruses の検出のための普遍的な入れ子逆転写ポリメラーゼ連鎖反応の評価

ライム病研究における送信および外因診断法のために動物にダニの摂食

ボレリア・ブルグドルフェリ・センス・ラト・コンプレックスと再発熱ボレリアからのスピロヘータの栽培方法

ライム病スピロヘータ・ボレリア・ブルグドルフェリのファージ媒介遺伝子操作

マルチプレックス血清学的検査における異なる抗体クラスの同時検出(英語)

マルチプレックス血清学的検査における異なる抗体クラスの同時検出(英語)

マルチプレックス血清学的検査における異なる抗体クラスの同時検出(英語)

幼虫 Ixodes scapularis Ticsへのヒトの実験的曝露モデル

幼虫 Ixodes scapularis Ticsへのヒトの実験的曝露モデル