Method Article
Проказа, вызванных Микобактерии лепры, По-прежнему эндемичных во многих местах. Для того, чтобы узнать о распространении и способ передачи инфекции от проказы, важно определить, какой штамм М. лепры Заразил пациента. Переменная числа тандемных повторов (VNTR) набрав является одним из таких методов.
The study of the transmission of leprosy is particularly difficult since the causative agent, Mycobacterium leprae, cannot be cultured in the laboratory. The only sources of the bacteria are leprosy patients, and experimentally infected armadillos and nude mice. Thus, many of the methods used in modern epidemiology are not available for the study of leprosy. Despite an extensive global drug treatment program for leprosy implemented by the WHO1, leprosy remains endemic in many countries with approximately 250,000 new cases each year.2 The entire M. leprae genome has been mapped3,4 and many loci have been identified that have repeated segments of 2 or more base pairs (called micro- and minisatellites).5 Clinical strains of M. leprae may vary in the number of tandem repeated segments (short tandem repeats, STR) at many of these loci.5,6,7 Variable number tandem repeat (VNTR)5 analysis has been used to distinguish different strains of the leprosy bacilli. Some of the loci appear to be more stable than others, showing less variation in repeat numbers, while others seem to change more rapidly, sometimes in the same patient. While the variability of certain VNTRs has brought up questions regarding their suitability for strain typing7,8,9, the emerging data suggest that analyzing multiple loci, which are diverse in their stability, can be used as a valuable epidemiological tool. Multiple locus VNTR analysis (MLVA)10 has been used to study leprosy evolution and transmission in several countries including China11,12, Malawi8, the Philippines10,13, and Brazil14. MLVA involves multiple steps. First, bacterial DNA is extracted along with host tissue DNA from clinical biopsies or slit skin smears (SSS).10 The desired loci are then amplified from the extracted DNA via polymerase chain reaction (PCR). Fluorescently-labeled primers for 4-5 different loci are used per reaction, with 18 loci being amplified in a total of four reactions.10 The PCR products may be subjected to agarose gel electrophoresis to verify the presence of the desired DNA segments, and then submitted for fluorescent fragment length analysis (FLA) using capillary electrophoresis. DNA from armadillo passaged bacteria with a known number of repeat copies for each locus is used as a positive control. The FLA chromatograms are then examined using Peak Scanner software and fragment length is converted to number of VNTR copies (allele). Finally, the VNTR haplotypes are analyzed for patterns, and when combined with patient clinical data can be used to track distribution of strain types.
Целью этого видео статьи является дать обзор работы потока наряду с форматом и интерпретации данных для исследователей, которые могут быть просто начиная с этого вида работы (рис. 1). Она включает в себя демонстрацию техники, упрощенные протоколы и практические советы описаны в ранее опубликованных работ. 5,10
Общий поток работы и лабораторное оборудование:
Там должно быть не менее 3 отдельные рабочие зоны для такого рода исследований. В лаборатории должен быть 1) предварительно ПЦР области с капюшоном ПЦР (чистое поле воздуха или изолированной рабочей зоны) для грунтовки подготовки (разведение, подготовка аликвоты и смешивание), 2) отдельных биологически безопасной шкаф для обработки и добавления ДНК для ПЦР-смеси, и 3) пост-ПЦР рабочей области для подготовки и загрузки гели и для подготовки образцов для FLA. Грунты и образцы ДНК должны храниться в отдельных морозильники и холодильники. Грунтовка загрязнения является одной из главных и самых постоянных проблем в лабораторной работе этого типа. Пипетки для праймеров и ПЦР-смеси не должны быть использованы для ДНК. Там должны быть отдельные комплекты пипетки для предварительного ПЦР, ПЦР и пост-ПЦР рабочих зон. Как правило, один исследователь может обработать 12-18 образцов в 12-24 часов с использованием стандартного лабораторного оборудования.
Перед началом каждого этапа работы:
1. М. лепры препарата ДНК
Клинические образцы, содержащие М. лепры получаются из больных лепрой, которые посещают кожи клиник. Рутинное диагностические пробы могут быть кожа удар биопсия, мазки щели кожи или носовые тампоны. Как правило, удар биопсии или мазков разрезами кожи лучше всего подходит для молекулярной эпидемиологии, потому что они чисты и содержать достаточное количество M. лепры. Использование этих материалов для исследования должны быть одобрены в соответствии с ведомственным руководящим принципам.
2. Грунтовка подготовки
При комбинированной грунтовки добавляют в ПЦР смеси (табл. 3), конечные концентрации снизится до 0,2 мкм каждая.
3. Усиление бактериальной ДНК с помощью мультиплексной ПЦР
4. Гель-электрофорез продуктов ПЦР
* Этот протокол был стандартом для многих лет и является дополнительным шагом, который может быть использован, если подтверждение продуктов ПЦР желательно перед отправкой их на FLA.
5. Подготовка проб для анализа фрагментов длиной (FLA)
Примеры анализа с помощью генетического анализатора
6. Анализ результатов длины фрагмента
7. Представитель Результаты
Гель-электрофорез продуктов ПЦР, мы надеемся, производят полосы для каждого локуса в грунтовку комбинации (рис. 3). На рисунке 3, Есть 2 секции для геля: верхняя секция имеет Комбинация 1 ПЦР образцов и нижней части Комбинация 2 образцов. Каждый раздел содержит 20 пар оснований молекулярной лестнице, а затем продуктов ПЦР получены из 8 образцов пациента. Комбинация 1 также имеет отрицательный контроль и, наконец, положительный контроль (NHDP63 деформации). (Управления для комбинации 2 находились на различных геля.) Отметим, что большинство образцов четко отображать 5 полос, 1 для каждого локуса в комбинации. В некоторых случаях, полосы могут быть слишком близко друг к другу появляются в виде отдельных локусов в результате чего внешний вид только четыре полосы.
Ожидаемый размер ампликона приведены в таблице 1. Наша лаборатория использует NHDP63 штамма M. лепры в качестве положительного контроля. Два типа повторять сегменты были изучены: микросателлитных локусов (с 1-5 повторов база) и минисателлитных локусов (с сегментами более 5 пар оснований повторяться несколько раз). 5
Интерпретация данных файлов из капиллярного электрофореза опирается на два стандарта: внутренний фрагмент ДНК размеров стандарт, называемый GeneScan-500LIZ (ABI) и внешней положительной контрольной пробы усиленного бактериальной ДНК.
FLA хроматограмм, просматривать с помощью программного обеспечения сканера Пик, можно увидеть на рисунках 5а, 5б и 6.
Пик Сканер позволяет получать данные о ампликона размера (оси Х в пар оснований) и силы сигнала (у-оси). (Рис. 5, б) Дополнительные данные о площади пика, и т.д., также доступны, хотя размеры и максимальные значения высоты являются наиболее важными. Пики менее 100 единиц в высоту, как правило, считается слишком слабым сигнала, который будет надежной.
Рисунок 6 сравнивает положительного контроля (NHDP63) и двух образцов пациентов, показывая изменение числа тандемных повторов в локусе (GTA) 9. В положительном контроле, последовательность (GTA) повторяется 10 раз. VNTR NHDP63 и ампликона размера были проверены путем секвенирования генов. Пациент 4 в PCR ампликона на 3 б.п. меньше, чем положительного контроля указывает Есть только 9 единиц повторяю, в то время как пациент имеет 6 ампликона, что на 3 б.п. больше NHDP63 выявление 11 повторов (GTA). Пациент 2 имели низкий бактериальный индекс (BI), практически без ДНК ПЦР репликации, поэтому сигнал не FLA.
Трудности в интерпретации данных FLA иногда происходит в результате «заикания». Во время реакции ПЦР, ДНК-полимераза может привести фрагменты, которые один или более повторений длиннее или короче, чем исходный аллеля. Они, как правило признан пиками меньшей высоты окружающих основной пик. Они будут "на лестнице", то есть правильное число пар оснований повторять сегменте больше или меньше, чем основной пик. В результате семья пиков же цвета. Рисунок 7 показывает, что это с локусом (ТП) 10.
Еще одна трудность, иногда встречаются с FLA предполагает '+' или '-хвосты ", в которой ДНК-полимераза добавляет единой базы [обычно аденин (А)] до конца 3' скопировали сегмента ДНК. Это проявляется в FLA, как пик справа от основного или заикаться пик, 1 пара оснований больше, чем соседний пик, как показано на рисунке 8. Не следует путать с основной или заикаться пика. Основного пика и его хвост считаются одним видом. Хвост не изменяет числа VNTR повторяется. (Некоторые комплекты ДНК-полимеразы предназначены специально для поощрения-хвосты, чтобы уменьшить этот эффект смешанные. Содействие полной-хвосты имеет тенденцию производить один пик, а не пару пиков.)
Выделения ДНК и ПЦР-продукты содержат как М. лепры и ДНК человека, однако, за исключением (ТП) 18, грунтовки достаточно конкретны, что они только усиливают бактериальной ДНК, и нет никаких или почти никаких человеческих амплификации ДНК. (ТП) 18 часто производит пика в 242 пар оснований, то есть с ДНК человека и не видел в броненосца пассировали образцы ДНК (рис. 9).
Срок хранения грунтовки, как правило, хорошие, если они хранятся при температуре -20 ° С, удаляется только для немедленного использования, а затем хранить при температуре 4 ° С до потребления. Грунтовка должна быть стабильной при температуре 4 ° С в течение 1-2 недель. Хотя решения грунтовки комбинаций для ПЦР немного времени, рекомендуется, что только сочетание грунтовки достаточно для немедленного использования, быть готовым. Грунтовка комбинаций, кажется, несколько ухудшить при хранении в течение длительных периодов времени.
Т. должны быть аликвоты от больших запасов, и аликвоты могут храниться либо замороженные или при комнатной температуре. Большие аликвоты 200-400μl хороши для разведения сухой или концентрированной грунтовкой запасов (рис. 2а). Меньшие порции на 10-50 мкл полезны для дополнения объемы грунта комбинации 3 и 4. TE является недорогим и аликвоты следует выбросить после использования.
Комплекты Мультиплекс фермент достаточно дороги и должны хранить в замороженном состоянии (-20 ° С) до использования. После подготовки ПЦР, неиспользованные решения мультиплекса должны быть немедленно возвращены в 4 ° С. Малый Мультиплекс Qiagen PCR Комплект поставляется с 3 трубы мультиплекс смеси, каждый из которых содержит 0.85ml (850μl) раствора; хватает примерно на 65-70 PCR.
Вообще, лучше всего, чтобы избежать повторных, основные изменения температуры для материалов, используемых в этом виде лабораторных работ, включая образцы ДНК, грунтовки и решения мультиплекса комплект. Все материалы должны храниться при температуре от -20 ° C до необходимости, и затем хранить при температуре 4 ° С до потребления. Длительное хранение ДНК должна быть при температуре -80 ° C.
Все материалы, содержащие провел ткани, грунтовки и / или ДНК необходимо обрабатывать в автоклаве и утилизировать, когда больше не какую-либо пользу. Все образцы лечениес этидий бромид или формамид должны рассматриваться как опасные отходы и утилизировать в соответствии с опасной политикой учреждения материалов.
Таблица 1: ампликона размеров для штамма NHDP63
Таблица 2: Велоспорт Параметры для VNTR ПЦР
Таблица 3: Подготовка ПЦР
Таблица 4: Аллель призывает Комбинация 1
Таблица 5: Аллель призывает Комбинация 2
Таблица 6: Аллель призывает Комбинация 3
Таблица 7: Аллель призывает Комбинация 4
Рисунок 1: VNTR-FLA Технологическая схема
Рисунок 2. (А) подготовка Комбинация 1 Верхний Грунтовки (Eppendorf кинескопа любезно www.clker.com ). (Б) ПЦР Setup (на 8 ПЦР) (Eppendorf кинескопа любезно www.clker.com)
Рисунок 3. Агарозном геле комбинаций 1 и 2 VNTR ДНК ПЦР-продукт
Рисунок 4. . () FLA пластины карты (б) FLA данных файлов: *. FSA
Рисунок 5. () FLA Хроматограмма Положительный контроль (NHDP63) для Комбинация 1 локусов VNTR. (Б) Пик Данные сканирования для размера ампликона и изобилие (GTA) 9
Рисунок 6. Сравнение образцов ПЦР для ПК (NHDP63) для локус (GTA) 9
Рисунок 7. Основное и Stutter Пикс для (ТП) 10
Рисунок 8: + (хвост) Пикс Рядом с Главным или Stutter Пикс.
Рисунок 9: (ТП) 18 Главная Пик, Stutter Пикс и правам Пик ДНК
Рисунок 10:. () Штамм Дифференциация Микобактерии лепры на основе данных VNTR (B) Штамм Дифференциация М. лепры на основе отпечатков пальцев ДНК MLVA
Коллекция образцов кожи от больных лепрой требует квалифицированных врачей и техников, работающих при кожных клиник. Сотрудники лаборатории обработки этих образцов должны проявлять большую осторожность, чтобы носить халаты, перчатки и защитные очки и работать в биологической безопасности при работе кабинета инфицированных образцов тканей человека или броненосца. Дезинфекция поверхностей и инструментов, также имеет важное значение. Работа в чистую, стерильную био-безопасной шкаф имеет важное значение для предотвращения загрязнения образцов ДНК.
Экстракции ДНК стала сравнительно легко благодаря развитию добычи комплекты от таких компаний, как Qiagen. Направления необходимо соблюдать. Все образцы должны быть холодно, когда он не используется. Избегайте повторных, резкими перепадами температуры для образцов.
ДНК, праймеры, используемые в этой работе можно заказать из разных компаний, которые были названы в списке литературы ссылки в конце этой статьи. Следует проявлять осторожность, чтобы работать с грунтовки в ДНК свободной среде, с тем чтобы избежать загрязнения. Грунтовки приходят в виде сухого порошка и должны быть смешаны с ТЕ-и разбавляют до 100 мкм концентрация, затем разделяется на меньших количествах (рис. 2а). Рабочие растворы праймеров далее разбавляют до 10 мкм концентрациях. Опять же, не использовать образцы ДНК в районах / вытяжки, где грунтовки используются и подготовлены.
ПЦР-продукты также должны быть не холодно, когда он не используется.
3% агарозном геле подготовка даст лучшего разделения ДНК группе, но занимает больше времени для запуска. Для чисто качественные цели, 2%, как правило, достаточно. Этидия бромид раствор, используемый для окрашивания ДНК в агарозном гелях высокой активностью genotoxin, что поступает в организм через кожу. Ручка этого решения и гели окрашивали ее с помощью особой тщательностью и всегда быть уверенным в перчатках. Тщательно мойте руки после работы с любой образцы ДНК или этидия материалов метила. Утилизировать этидия решение окрашивания метила, вымыть и гели в соответствии с ведомственным руководящим принципам. Гели обычно не требуется, этот шаг может быть устранена раз FLA методы были созданы. Пора и реагента затрат.
Формамида решения, использованные при подготовке проб для FLA также является высокотоксичным веществом и должны использоваться с большой осторожностью. Мойте руки после использования. Утилизировать его следующие организационные принципы.
Чтение результатов FLA использованием Пик программное обеспечение сканера может оказаться непростой задачей. Базовый набор аллелей звонков (число тандемных повторов) была разработана в ХСС (Таблицы 4-7). (Следует отметить, что Таблицы 4-7, возможно, не все включено. Как и другие штаммы Микобактерии лепры изучаются аллелей с копией населением за пределами диапазона перечисленных могут быть найдены.) Одна конкретная задача включает в себя «заикаться» пиков. Это семьи пиков, особенно СПО, что только привлечь 2-3 пар оснований повторяется, например, (ТП) 10. Иногда правильно выбрать пик читать трудно (рис. 7). На этом рисунке, пик положительного контроля при 190 б.п. является основной пик. Пики ниже в высоту, 2, 4 или даже 6 пар оснований больше или меньше, чем основной пик называют "пики заикаться. -Хвосты также может привести к путанице. -Хвосты описано ранее в тексте и на рисунке 8. Наконец, если продукты ПЦР весьма распространены в образцах, пики могут появляться с двойным шип. В этом случае, читайте центре пик формы. (См. рисунок 6, Пациент 6.)
Управление данными может быть трудной задачей для этого вида работ. Важно записать всю необходимую информацию для всех экспериментов, таких как: дата задачи или процедуры, оператора, полоса / пластины карты, FLA заказов, условия ПЦР и рецепты, даты гели и фотографии, температура хранения, разведения ДНК-матрицы, FLA электронный файл мест хранения и т.д. Хорошая организация и управление данными может сэкономить часы времени, затрачиваемого ищете конкретную часть информации в будущем.
Лабораторные работы, описанные здесь продолжается уже на протяжении нескольких лет в Университете штата Колорадо и в других местах по всему миру. Большая картина того, что все собранные данные средства и как она может быть будущего использования начинает появляться. Цифры 10А и 10В продемонстрировать, как эти ДНК, отпечатки пальцев могут быть использованы для выделения различных М. лепры штаммов между странами (10A), или даже между семьями (10В). В семье и общине связанные случаи были показаны нести М. лепры подобных или идентичных типов VNTR напряжения. Надеюсь, что это может быть возможным, чтобы получить дальнейшее понимание режим (ы) передачи проказы, так что система раннего обнаружения сетей передачи могут быть разработаны для тех людей, мест в опасности, и что лечебной терапии препарат может начаться до постоянного неврологического и дерматологического причинен ущерб.
Финансирование было предоставлено NIH / NIAID грант RO1-AI-63457 и ARRA гранта дополнения RO1-AI-63457 S1. Мы признаем вклад всех текущих и прошлых членов группы лабораторий и сотрудников.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер в каталоге | Комментарии |
---|---|---|---|
DNeasy крови и тканей Kit | Qiagen | 69504 | |
Мультиплекс ПЦР Kit | Qiagen | 206143 | |
ДНК праймеры | Различный | ||
Агарозном геле | Различный | ||
5 или 6 раз буфера Гель Загрузка | New England Biolabs | B7021S | Рецепты доступны сделать свой собственный * |
Бромистый этидий решение | Различный | Развести из рассмотрения. | |
Привет-Ди формамид решения | Applied Biosystems | 4311320 | |
Гена сканирования -500 LIZ | Applied Biosystems | 4322682 |
* Http://biowww.net/buffer-reagent/6X-Gel-loading-buffer-bromophenol-blue-sucrose.html
Оборудование | Комментарии |
---|---|
2 Холодильники | 4 ° C: 1 для образцов ДНК, 1 для грунтовки и Мультиплекс реагентов |
1 микроволновой печи | Или подходящий способ для отопления агарозы и воды, чтобы сделать гели |
1 автоклаве | Или скороварки для стерилизации материалов |
ПЦР машины | Термоциклер |
2 комплекта пипетки | 0.5-10 мкл, 10-100 мкл, 20-200 мкл, 1000 мкл 1 комплект для грунтовки, 1 набор для ДНК |
Подводные поле гель-электрофореза | С формами и расчески для подготовки гелей. |
Электрофорез питания мощностью | С кабелями для подключения к геля окне |
Тепло блок | Для Эппендорф труб |
Центрифуга | Для Эппендорф труб / полосы |
Капиллярной системы электрофореза (генетические анализатор) | Или доступ к учреждению, которые могут выполнять этот анализ |
Пластики | Одноразовые наконечники аэрозоля, Эппендорф труб, 8-и полос, 96-луночных планшетах, некоторые из оптического качества |
Компьютер с подключением к интернету |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены