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에 의한 나병, Mycobacterium 많은 장소에서 아직도 발병합니다. 나병의 전염의 확산과 모드에 대한 자세한 내용을 보려면 위해서는, 결정하는 것이 중요합니다 어떤 변형의 M. leprae은 환자를 감염하고 있습니다. 탠덤 반복의 변수 숫자 (VNTR) 입력은 하나의 방법입니다.
나병의 전송의 연구는 원인이되는 대리인 이후, Mycobacterium leprae은, 실험실에서 배양해 수 없습니다 특히 어렵습니다. 박테리아의 유일한 소스는 나병 환자, 그리고 실험적으로 감염된 딜 및 누드 마우스입니다. 따라서 현대적인 역학에서 사용되는 방법 많은 나병 연구에 대해 사용할 수 없습니다. WHO 1 구현된 나병에 대한 광범위한 글로벌 약물 치료 프로그램에도 불구하고, 나병 약 250,000 새로운 가지 경우 매년 많은 국가에서 발병 남아 있습니다. 2 전체 M.가 leprae (마이크로 및 minisatellites라고도 함) 게놈은 3,4를 매핑되어 많은 loci는 2 개 이상의 기본 쌍 세그먼트를 반복 것으로 확인되었습니다. M. 5 임상 계통 leprae 이러한 loci의 많은에 탠덤 반복 세그먼트의 개수 (짧은 탠덤 반복, STR)에 따라 다를 수 있습니다. 5,6,7 가변 번호 탠덤 반복 (VNTR) 5 분석 나병 bacilli의 다른 변종을 구별하기 위해 사용되었습니다. loci 중 일부는 다른 사람이 같은 환자에서 때로는 더 빠르게 변경하는 것 동안 반복 숫자가 적은 변화를 보여주는, 다른 사람보다 더 안정적인 것 같습니다. 특정 VNTRs의 다양성은 스트레인 입력 7, 8, 9에 대한 그들의 적합성에 관한 질문을 가져왔습니다 반면, 신흥 데이터들의 안정성에 다양한 여러 loci을 분석, 가치 역학 도구로 사용할 수있는 것이 좋습니다. 여러 로커스 VNTR 분석 (MLVA) 10 중국 11,12, 말라위 8, 필리핀 10,13, 브라질 14 등 여러 국가에서 나병의 진화 및 전송을 연구하는 데 사용되었습니다. MLVA 여러 단계를 포함한다. 첫째, 박테리아 DNA는 임상 biopsies 또는 슬릿 피부 얼룩 (SSS)에서 호스트 조직 DNA와 함께 추출됩니다. 10 원하는 loci는 다음 중합 효소의 연쇄 반응 (PCR)를 통해 추출 DNA에서 증폭됩니다. 4-5 다른 loci에 대한 찬란 - 표시 primers 그 다음 10 PCR 제품을 원하는 DNA 세그먼트의 존재를 확인하기 위해 아가로 오스 겔 전기를 받게 될 수도 있습니다. 18 loci 네개가 반응의 총 증폭되는, 반응 당 사용, 그리고 모세관 전기 영동을 사용하여 형광 조각 길이 분석 (FLA)에 제출. 아르마 딜로의 DNA는 긍정적인 컨트롤로 사용되는 각 로커스에 대한 반복 복사 알려진 번호 박테리아를 passaged. FLA의 chromatograms 그러면 피크 스캐너 소프트웨어와 조각의 길이가 VNTR 사본 (allele)의 숫자로 변환을 사용하여 검사하고 있습니다. 마지막으로, VNTR의 haplotypes는 패턴 분석하고 있으며, 환자 임상 데이터와 결합하면이 변형 유형의 분포를 추적하는 데 사용할 수 있습니다.
이 비디오 문서의 목적은 데이터 형식 및 단지 작품의 이러한 유형 (그림 1)을 시작하는 연구자에 대한 해석과 함께 작업 흐름의 개요를 제공하는 것입니다. 그것은 이전에 출판 작품에서 설명한 기법, 단순화된 프로토콜과 실용적인 조언의 데모를 포함하고 있습니다. 5,10
일반적인 작업 흐름 및 연구소 시설 :
이런 종류의 연구를위한 적어도 3 별도의 작업 영역이 있어야합니다. 실험실은 PCR 프라이머 준비를위한 후드 (깨끗한 공기 상자 또는 격리 작업 영역) (희석, 나누어지는 준비와 혼합), 2) 처리에 대한 별도의 바이오 안전 캐비넷과 DNA의 추가 포함) 사전 PCR 영역을 1해야 PCR 혼합하고, 3) 이후의 PCR 작업 영역 젤류을 준비하고 로딩과 FLA에 대한 샘플을 준비. Primers과 DNA 샘플은 별도의 냉동고와 냉장고에 보관해야합니다. 프라이머 오염은 이러한 유형의 실험 작업에서 최고와 가장 영속 문제 중 하나입니다. primers 및 PCR 믹스에 사용되는 Pipettes은 DNA에 사용해서는 안됩니다. 사전 PCR, PCR 및 PCR 후 작업 영역에 대한 pipettes 별도의 세트가 있어야합니다. 일반적으로 한 연구는 표준 실험실 장비를 사용하여 12~24시간 기간에 12-18 샘플을 처리할 수 있습니다.
작업의 각 단계를 시작하기 전에 :
1. M. leprae DNA 준비
M.를 포함하는 임상 샘플 leprae 피부 클리닉을 방문 나병 환자에서 얻을 수 있습니다. 정기 진단 샘플 피부 펀치 biopsies, 슬릿 피부 얼룩이나 비강 면봉 수 있습니다. 그들은 깨끗한이며 M.의 충분한 양을 포함하고 있기 때문에 일반적으로, 펀치 biopsies 또는 가늘고 길게 찢어진 피부 얼룩은 분자 역학에 대한 최고 leprae. 연구에 이러한 자료의 사용은 기관 지침에 따라 승인을 받아야합니다.
2. 프라이머 준비
통합 primers는 PCR 혼합물 (표 3)에 추가되면, 최종 농도 0.2μM 각각 놓습니다.
3. 멀티 플렉스 PCR을 사용하여 확장 세균 DNA
4. PCR 제품의 젤 전기 영동
*이 프로토콜은 수년 동안 표준되고 PCR 제품의 확인이 FLA 그들을 보내기 전에 원하는 경우 고용 수있는 단계는 선택 사항입니다했다.
5. 조각 길이 분석을위한 준비 샘플 (FLA)
유전자 분석기를 통해 샘플 분석
6. 조각의 길이 결과의 분석
7. 대표 결과
PCR 제품의 젤 전기 영동은 잘하면 뇌관 조합의 각 로커스 (그림 3) 밴드를 생산합니다. 그림 3에서 젤 2 섹션이 있습니다 : 상단 1 PCR 샘플과 낮은 부분의 조합이 샘플을 조합했다. 각 섹션은 8 환자의 샘플에서 얻은 PCR 제품 다음 20 기본 쌍 분자 사다리가 포함되어 있습니다. 조합 1도 부정적인 컨트롤과 마지막으로 긍정적인 컨트롤 (NHDP63 변형)이 있습니다. (조합 2 컨트롤은 다른 젤있었습니다.) 대부분의 샘플이 명확하게 조합의 각 로커스 5 밴드, 1을 표시합니다. 어떤 경우에는, 밴드도 겨우 4 밴드의 모양으로 인해 별도의 loci로 표시 가깝게있을 수 있습니다.
예상 amplicon의 크기는 표 1에 나열되어 있습니다. 저희 연구실은 M.의 NHDP63 변형을 사용하여 leprae 긍정적인 제어로. 반복 세그먼트의 두 종류가 연구되었다 : microsatellite loci (1-5 기본 반복)와 minisatellite loci를 (5 기본 쌍가 여러 번 반복보다 큰 세그먼트와 함께). 5
모세관 전기 영동에서 데이터 파일의 해석 2 표준에 의존 : 내부의 DNA 조각 사이징 표준 GeneScan - 500LIZ (ABI)과 증폭 세균성 DNA의 외부 긍정적인 컨트롤 샘플했다.
FLA chromatograms은 피크 스캐너 소프트웨어를 사용하여 볼, 인물 5A, 5B, 6에서 볼 수 있습니다.
피크 스캐너 amplicon의 크기에 데이터 (기본 쌍의 X - 축) 및 신호 강도 (Y 축)를 제공합니다. 크기와 피크 높이 값이 가장 중요하지만 (그림 5B) 피크 면적 등에 대한 추가 데이터도 사용할 수 있습니다. 높이 100 단위 이하 봉우리는 일반적으로 신뢰할 수있는 너무 약한 신호로 간주됩니다.
그림 6 로커스 (GTA) 9 탠덤 반복의 숫자에 변화를 보여주는 긍정적인 컨트롤 (NHDP63) 두 환자의 샘플을 비교합니다. 긍정적인 컨트롤에서 시퀀스 (GTA) 10 번 반복됩니다. NHDP63의 VNTR 및 amplicon의 크기는 유전자 배열을 통해 확인되었습니다. 환자 4의 PCR amplicon은 환자 6 11 반복 (GTA)를 공개 NHDP63 3보다 혈압이 큰 amplicon을 가지고있는 동안에만 9 반복 단위가있다 나타내는 긍정적인 컨트롤 3보다 혈압이 작습니다. 환자는 2 따라서 거의 또는 전혀 DNA PCR 복제, 아니 FLA 신호와 낮은 세균 지수 (BI)를했다.
FLA 데이터 해석에 어려움이 때로는 '망가'의 결과로 발생합니다. PCR 반응 동안의 DNA 중합 효소가 이상하거나 소스 allele보다 짧은 1 인 이상 반복 아르 조각을 생산 수 있습니다. 이들은 대개 주봉을 둘러싼 낮은 높이의 봉우리로 인정받고 있습니다. 그들은 교장 정상보다 크거나 작게 반복 세그먼트의 기본 쌍의 정확한 숫자입니다 '사다리'것입니다. 결과는 같은 색깔의 봉우리의 가족입니다. 그림 7 로커스 (TA) 10이를 보여줍니다.
때로는 FLA로 발생한 또 다른 어려움은 '+'또는 'A - 붙었다'의 DNA 중합 효소는 [(A) 일반적으로 아데닌] 복사 DNA 세그먼트의 3 '끝에 하나의 기지를 추가하는.을 포함 이것은 그림 8과 같이 인접 정상보다 1 기본 쌍 큰 주요이나 말을 더듬 피크의 오른쪽에 최고로 FLA에 나타납니다. 그것은 주 또는 말을 더듬 정상과 혼동해서는 안됩니다. 주요 피크와 A - 꼬리는 단일 수종으로 간주됩니다. A - 꼬리 VNTR 반복의 수를 변경하지 않습니다. (일부의 DNA 중합 효소 키트는 특히이 혼란함을 주죠 효과를 줄이기 위해 A - 미행을 촉진하기 위해 고안되었습니다. A - 미행 완료 추진 하나의 피크보다는 봉우리 한 켤레를 생산하는 경향이있다.)
DNA 추출 및 PCR 제품 M. 모두 포함 leprae과 인간의 DNA 그러나 (TA) 18를 제외하고, primers들은 단지 박테리아 DNA를 증폭되는만큼 구체적이며, 거의 또는 전혀 인간의 DNA 증폭이 있습니다. (TA) 18은 종종 인간의 DNA에서이며, 아르마 딜로 passaged DNA 샘플 (그림 9)에서 볼 수 없습니다 242 기본 쌍에서 피크를 생성합니다.
primers의 수명은 제공된들은 -20 ° C에만 즉시 사용할 제거에서 유지하고있다 일반적으로 좋은, 그리고 소비 ° C까지 4 저장됩니다. Primers 4 ° C 1-2 주가 안정되어야합니다. PCR을위한 프라이머 조합을 만드는 것은 다소 시간이 소요됩니다하더라도, 그것은 즉시 사용에 대해서만 충분히 프라이머 조합을 준비하는 것이 좋습니다. 프라이머 조합은 장시간 기간 동안 저장할 때 다소 저하될 것 같습니다.
TE는 큰 주식 aliquoted해야하고, aliquots이 중 냉동 또는 상온에서 저장할 수 있습니다. 200 - 400μl의 큰 aliquots가 건조하거나 집중 뇌관 주식 (그림 2A)을 diluting에 도움이된다. 10-50 μl 작은 aliquots는 프라이머 조합 3과 4의 볼륨을 보충하는 데 유용합니다. TE는 저렴하고 aliquots는 사용 후 폐기되어야합니다.
다중 효소 키트는 매우 고가이며, 사용까지 (-20 ° C) 냉동 보관해야합니다. PCR의 준비에 따라, 사용되지 않는 멀티 플렉스 솔루션은 4 즉시 반환해야 ° C. 작은 Qiagen 멀티 플렉스 PCR 키트는 멀티 플렉스 믹스, 솔루션의 각 포함된 0.85ml (850μl) 3 튜브와 함께 제공, 충분한 약 65-70 PCRs하십시오.
일반적으로, 그것은 DNA 샘플, primers 및 다중 키트 솔루션을 포함하여 실험실 작업 이런 종류의에 사용되는 재료에 대한 반복, 주요 온도 변화를 방지하는 것이 좋습니다. 모든 자료는 필요한 때까지 -20 ° C에 보관하고 소비 ° C까지 4 보관해야합니다. DNA의 장기 보관은 -80에서해야 ° C.
지출 조직, primers 및 / 또는 DNA를 포함한 모든 자료는 autoclaved 및 처분해야 할 때 사용하는 더 이상. 모든 샘플 처리ethidium의 브로마이드이나 포름 아미드는 유해 폐기물로 취급 기관의 유해 물질 정책에 따라 처리되어야 함께.
표 1 : 변형 NHDP63에 대한 Amplicon 크기
표 2 : VNTR PCR에 대한 매개 변수를 사이클링
표 3 : PCR의 작성
표 4 : 조합 1 Allele 호출
표 5 : 조합 2 Allele 호출
표 6 : 콤비네이션 3 Allele 호출
표 7 : 조합 4 Allele 호출
그림 1 : VNTR - FLA 프로세스 흐름 다이어그램
그림 2. 조합 1 어퍼 Primers의 (A) 준비 (의 Eppendorf 튜브 사진 의례 www.clker.com ). (B) PCR 설치 (8 PCRs을위한) (www.clker.com의 Eppendorf 튜브 사진 예의)
그림 3. 조합 1and이 VNTR PCR 제품 DNA의 아가로 오스 겔
그림 4. . () FLA 플레이트지도 (B) FLA 데이터 파일 : *. FSA
그림 5. 조합 1 VNTR loci의 양성 반응 제어 (A) FLA의 크로마토 그램 (NHDP63). (B)의 amplicon의 크기와 풍부한위한 피크 스캐너 데이터 (GTA) 9
그림 6. 로커스 (GTA) 9 PC (NHDP63)에 PCR 샘플 비교
그림 7. (TA) 10 주 및 못들었 피크스
그림 8 : + 메인하거나 말을 더듬 봉우리에 인접 (A - 꼬리) 봉우리.
그림 9 : (TA) 18 주봉, 말을 더듬의 봉우리와 인간의 DNA 피크
그림 10 :. M. leprae의 VNTR 데이터를 기반으로 M.의 (A) 스트레인 차별화 (B) 스트레인 차별화 leprae MLVA DNA 지문을 바탕으로
나병 환자의 피부 샘플 컬렉션 피부 진료소에서 일하는 숙련된 임상 또는 기술자가 필요합니다. 이 샘플을 처리 실험실 종사자 실험실 외투, 장갑 및 보호 눈 착용을 착용하고 인간이나 아르마 딜로 조직의 감염 샘플을 처리하는 바이오 안전 캐비넷에서 작업에 큰주의를해야합니다. 표면 및 도구의 소독도 중요합니다. 깨끗하고 살균 바이오 안전 캐비넷에서 작업하는 것은 DNA 샘플의 오염을 피하는 것이 중요합니다.
DNA 추출은 Qiagen 같은 회사에서 추출 키트의 발전에 상대적으로 쉽게 덕분되고 있습니다. 약도는 신중하게 따라야합니다. 사용하지 않을 때는 모든 샘플은 추운 보관해야합니다. 샘플에 대한 반복, 극단적인 온도 변화를 피하십시오.
이 작품에 사용되는 DNA의 primers는이 문서의 끝부분에 문학 참조 목록에서 인용되었습니다 여러 업체에서 주문하실 수 있습니다. 케어는 오염을 방지하기 위해 DNA 무료 환경에서 primers 작업로 이동해야합니다. Primers가 건조 분말로 와서 TE와 혼합 및 100μM 농도로 희석해야 다음 작은 양이 (그림 2A)로 구분됩니다. primers의 작업 솔루션은 더욱 10μM 농도로 희석하고 있습니다. 다시 말하지만, 영역 / primers를 사용하고 준비 후즈에서 DNA 샘플을 사용하지 마십시오.
PCR 제품도 사용하지 않을 때 감기에 보관해야합니다.
3 % 아가로 오스 겔 준비 더 DNA 밴드 분리를 제공하지만, 실행하는 데 오래 걸립니다. 순수하게 정성을 위해, 2 %는 일반적으로 충분합니다. 아가로 오스 젤에서 DNA를 얼룩에 사용 Ethidium의 브로마이드 솔루션은 피부를 통해 흡수되어 매우 활성화 genotoxin입니다. 이 솔루션과 아주 잘 사용하고 항상 장갑을 착용해야되는 스테인드 젤을 처리합니다. 모든 DNA 샘플이나 ethidium 브로마이드 자료를 처리 후에는 깨끗이 손을 씻으십시오. ethidium의 브로마이드 얼룩 솔루션의 폐기, 기관 지침에 따라 세척 및 젤류. 젤이 정기적으로 필요하지 않습니다, FLA 방법이 설립되면이 단계는 제거하실 수 있습니다. 그것은 시간과 시약이 소요됩니다.
FLA에 대한 샘플을 준비에 사용되는 포름 아미드 솔루션은 또한 매우 유독 신경을 써서 처리한다. 의 사용 후 손을 씻으십시오. 기관 지침에 따라 그것의 처분.
피크 스캐너 소프트웨어를 사용하여 FLA의 결과를 읽는 것은 도전하실 수 있습니다. allele 전화 (탠덤 반복의 수)의 기본적인 세트 CSU (표 4-7)에서 개발되었습니다. (M. 다른 변종이 leprae 연구 있으므로 그것은 4-7 테이블 모두 포함되지 않을 수 있다고 지적한다. 나열된 범위 밖 복사 번호 대립 유전자를 찾을 수 있습니다.) 하나 특정 과제는 '말을 더듬'봉우리를 포함합니다. 이들은 특히 그러한 10 (TA)로 2-3 기본 쌍 반복을 포함 STRs의 봉우리의 가족입니다. 때때로 읽고 올바른 최고를 선택하는 것은 어렵습니다 (그림 7). 이 그림에서, 190 BP의 긍정적인 통제 정상가 주봉이다. 2아르 높이 낮은 봉우리, 4, 또는 6 기본 쌍 큰 또는 주봉보다 작은 '못들었의 봉우리.라고합니다 A - 미행도 혼란을 일으킬 수 있습니다. A - 미행은 텍스트와 그림 8의 앞부분에서 설명한 것입니다. 마지막으로, PCR 제품 샘플에 매우 풍부하는 경우, 봉우리는 이중 스파이크와 함께 나타날 수 있습니다. 이 경우, 정상 형태의 센터를 참조하십시오. (그림 6, 환자 6 참조).
데이터 관리 작업이 유형에 대한 강력한 작업이 될 수 있습니다. 작업 또는 절차의 날짜, 운영자, 스트립 / 플레이트지도, FLA 주문, PCR 조건과 요리법, 젤류 및 사진의 날짜, 저장 온도, DNA 템플릿 dilutions, FLA 모든 관련 등의 모든 실험에 대한 정보를 기록하는 것이 중요하다 전자 파일의 저장 위치 등 좋은 조직 및 데이터 관리는 미래의 정보의 특정 부분을 찾는 동안 시간의 시간을 절약할 수 있습니다.
여기에 설명된 실험실 작업은 콜로라도 주립 대학에서 그리고 전세계 다른 지역에서 몇 년 동안 계속되어왔다. 수집된 데이터의 모든 수단과 방법은 나중에 사용할 수있을 어떤의 대형 사진이 등장하기 시작합니다. 수치 10A와 10B는 이러한 DNA 지문이 다른 M.을 구분하는 데 사용할 수있는 방법을 보여줍니다 국가 (10A) 또는도 간의 가족 (10B) 사이 leprae 변종. 가족 및 지역 사회 연계 케이스 M. 휴대 표시되었습니다 leprae 유사하거나 동일한 VNTR 스트레인 종류의. 희망은 전송 네트워크의 조기 발견 시스템이 사람 MOS 위해 개발된 수 있도록 나병 전송 모드 (S)에 대한 통찰력을 얻을 수있을 수있다영구적인 신경 손상과 피부과이 완료되기 전에 위험하고 치료 약물 치료에 t가 시작할 수 있습니다.
기금은 NIH / NIAID 부여 RO1 - AI - 63457와 아라 부여 보완 RO1 - AI - 63457 S1에 의해 제공되었다. 우리는 실험실 그룹과 공동 작업의 모든 현재 및 과거 회원의 기여를 인정합니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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DNeasy 혈액 및 조직 키트 | Qiagen | 69,504 | |
멀티 플렉스 PCR 키트 | Qiagen | 206143 | |
DNA Primers | 여러 | ||
아가로 오스 겔 | 여러 | ||
5 배 또는 배의 젤 로딩 버퍼 | 뉴 잉글랜드 Biolabs | B7021S | 자신의 *를 사용할 수 요리법 |
Ethidium의 브로마이드 솔루션 | 여러 | 죄수의 희석. | |
안녕하세요 - 디 포름 아미드 솔루션 | 응용 BioSystems | 4,311,320 | |
진 스캔 -500 리즈 | 응용 BioSystems | 4,322,682 |
* http://biowww.net/buffer-reagent/6X-Gel-loading-buffer-bromophenol-blue-sucrose.html
장비 | 댓글 |
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2 냉장고 | 4 ° C : DNA 샘플 1, 1 primers 및 멀티 플렉스 시약에 대한 |
1 전자 레인지 | 아가로 오스와 물이 젤를 만들기 위해 가열 또는 적절한 방법 |
1 압력솥 | 자료를 살균 또는 압력 밥솥 |
PCR 기계 | Thermocycler |
pipettes 2 세트 | 0.5-10 μl, 10-100 μl, 20-200 μl, primers 1000 μl 1 세트, DNA 1 세트 |
잠수함 겔 전기 영동 상자 | 준비 젤류에 대한 양식과 빗과 함께. |
전기 전원 공급 장치 | 겔 상자에 연결하기위한 케이블 |
열 블록 | Eppendorf 튜브에 대한 |
원심 분리기 | Eppendorf 튜브 / 스트립의 경우 |
모세관 전기 영동 시스템 (유전자 분석기) | 또는 분석을 수행할 수 있습니다 기관에 대한 액세스 권한 |
플라스틱 | 일회용 에어로졸 피펫 팁, Eppendorf 튜브, 8 - 잘 스트립, 96 - 웰 플레이트, 광학 품질의 일부 |
인터넷 연결과 컴퓨터 |
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