Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Bu makale, modifiye edilmiş bir ortak DNA ekstraksiyon kiti kullanılarak diatom DNA ekstraksiyonu için bir protokolü açıklamaktadır.
Diatom testi, adli tıp pratiğinde cesedin suda boğulup boğulmadığını belirlemek ve boğulma yerini belirlemek için önemli bir yardımcı araçtır. Diatom testi aynı zamanda çevre ve plankton alanında da önemli bir araştırma içeriğidir. Birincil araştırma nesnesi olarak diatom DNA'ya odaklanan diatom moleküler biyoloji test teknolojisi, yeni bir diatom testi yöntemidir. Diatom DNA ekstraksiyonu, diatom moleküler testinin temelidir. Şu anda, diatom DNA ekstraksiyonu için yaygın olarak kullanılan kitler pahalıdır ve bu da ilgili araştırmaları yürütme maliyetini artırmaktadır. Laboratuvarımız genel tam kan genomik DNA hızlı ekstraksiyon kitini geliştirdi ve tatmin edici bir diatom DNA ekstraksiyon etkisi elde etti, böylece ilgili araştırmalar için cam boncuklara dayalı alternatif, ekonomik ve uygun fiyatlı bir DNA ekstraksiyon çözümü sağladı. Bu protokol kullanılarak ekstrakte edilen diatom DNA, PCR ve dizileme gibi birçok aşağı akış uygulamasını karşılayabilir.
Adli tıp uygulamasında, suda bulunan bir cesedin boğularak mı yoksa öldükten sonra mı suya atıldığının belirlenmesi, davanın doğru çözümlenmesi için esastır1. Aynı zamanda adli tıp uygulamasında acilen çözülmesi gereken zor konulardan biridir2. Diatomlar doğal ortamda (özellikle suda) bol miktarda bulunur3,4. Boğulma sürecinde, hipoksi ve stres tepkisi nedeniyle, insanlar yoğun solunum hareketlerine sahip olacak ve çok miktarda boğulma sıvısını soluyacaklardır. Bu nedenle sudaki diatomlar boğulma sıvısı ile akciğere girer ve bazı diatomlar alveolar-kılcal damar bariyeri yoluyla kan dolaşımına girebilir ve kan akımı ile iç organlara yayılabilir 5,6. Akciğer, karaciğer ve kemik iliği gibi iç doku ve organlarda diatomların saptanması, ölümden önce boğulmanın güçlü bir kanıtıdır 7,8. Şu anda, adli diatom testi esas olarak morfolojik test yöntemlerine dayanmaktadır. Dokunun bir dizi ön sindiriminden sonra, sindirilmemiş diatomların morfolojik kalitatif ve kantitatif tahminleri mikroskop altında gerçekleştirilir. Bu süre zarfında, nitrik asit gibi tehlikeli ve çevre dostu olmayan reaktiflerin kullanılması gerekir. Bu süreç zaman alıcıdır ve araştırmacıların sağlam taksonomik uzmanlığa ve kapsamlı deneyime sahip olmasını gerektirir. Bunların hepsi adli tıp personeline bazı zorluklar getiriyor9. Diatom DNA test teknolojisi, son yıllarda geliştirilen diatom testi için yeni bir teknolojidir 10,11,12. Bu teknoloji, diatomların13,14 spesifik DNA dizisi bileşimini analiz ederek diatomların tür tanımlamasını gerçekleştirir. PCR teknolojisi ve dizileme teknolojisi yaygın olarak kullanılan teknik yöntemlerdir, ancak temelleri DNA'nın diatomlardan başarılı bir şekilde çıkarılmasıdır. Bununla birlikte, diatomların diğer organizmalardan farklı özel bir yapısı vardır, bu da DNA ekstraksiyon tekniklerini de farklı kılar.
Diatomun hücre duvarı yüksek derecede silisleşmeye sahiptir ve ana bileşeni silikon dioksit 15,16,17'dir. Silisli hücre duvarı çok serttir ve DNA'yı çıkarmadan önce yok edilmesi gerekir. Sıradan DNA ekstraksiyon kitlerinin, diatomların18 silisli kabuğunu yok edemedikleri için doğrudan diatom DNA'nın ekstraksiyonu için kullanılması genellikle zordur. Bu nedenle, diatomların silisli kabuğunun yok edilmesi, diatom DNA'sının çıkarılmasında çözülmesi gereken en önemli teknik sorunlardan biridir.
Aynı zamanda, adli araştırma örneklerinde bulunan diatomların sayısı, ister su örnekleri ister boğulmuş cesetlerin organ ve dokuları olsun, genellikle sınırlı olduğundan, diatomları zenginleştirmek gerekir. Zenginleştirmenin özü, maddelerin ayrılmasıdır. Diatomları bir araya getirmeye çalışırken, diğer malzeme bileşenlerinin (enterferans yapan bileşenler) içeriğini en aza indirin. Adli çalışmalarda, laboratuvarlar genellikle diatom hücrelerini ayırmak için santrifüjleme veya membran filtrasyon zenginleştirme yöntemlerini kullanır19. Bununla birlikte, vakum pompalama ekipmanı yaygın olarak kullanılmadığından, membran zenginleştirme yöntemi sıradan birincil adli tıp laboratuvarlarında sıklıkla kullanılmamaktadır. Bu nedenle, santrifüjleme yöntemi hala adli laboratuvarlarda yaygın olarak diatom zenginleştirmedir20.
Diatomlardan DNA ekstraksiyonu şu anda öncelikle adli tıp pratiğinde kullanılmaktadır ve uygulamasında önemli sınırlamalar vardır. Şu anda, piyasada adli bilimlerde kullanılan az sayıda diatom DNA ekstraksiyon kiti bulunmaktadır ve bunlar genellikle pahalıdır21. Bu makale, diatom DNA ekstraksiyonunu basit, kullanışlı ve uygun maliyetli hale getiren gelişmiş bir diatom DNA ekstraksiyon yöntemi sağlar. Bu, diatomların sonraki moleküler biyoloji testlerinin uygulanmasını artırır ve diatom testi yoluyla adli tıpta boğulma ile ilgili sorunları daha iyi çözebilir. Bu yöntem, cam boncuklar ekleyerek ve girdap için uygun bir zaman ayarlayarak diatomların silisli hücre duvarlarını kırar. Bu şekilde proteinaz K ve bağlayıcı çözelti hücreleri hızla parçalar ve hücrelerdeki çeşitli enzimleri etkisiz hale getirir. Genomik DNA, adsorpsiyon kolonundaki matris zarında emilir ve son olarak elüsyon tamponu tarafından ayrıştırılır. Böyle geliştirilmiş bir tam kan geni ekstraksiyon kiti, adli muayene materyallerinde kan kitinin diatom DNA ekstraksiyon etkisini iyileştirir, adli tıp uygulamasında diatom DNA ekstraksiyonunun maliyetini düşürür ve adli araştırmalara daha iyi uygulanabilir.
Bu çalışma Hainan Tıp Üniversitesi Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır. Bu çalışmada kullanılan doku örnekleri, insan denekleri içeren çalışmalar olarak kabul edilmemektedir. Bu örnekler adli patolojik tanı amacıyla elde edildi ve geri kalanı bu deneyde diatom DNA'nın ekstraksiyonu için kullanıldı. Araştırmacılar, ilgili paydaşlardan bilgilendirilmiş onam almak için bireyleri kolayca tanımlayamazlar.
NOT: Bu deneyde bildirilen araştırma yönteminin genel uygulanabilirliğini sağlamak için, bu deney temel olarak kullanılan kitin kullanım talimatlarını takip etti ve sadece bazı adımlar değiştirildi. Bu deneyde kullanılan su örnekleri, laboratuvarın yakınındaki havuzlardan rastgele alınmıştır (Ek Şekil 1A). Bu deneyde, boğulan vücudun akciğer dokusu, ekstraksiyon protokolünü göstermek için araştırma dokusu olarak doğrulandı (Ek Şekil 1B). Adli uygulamada, bazen boğulan cesetlerin diğer organ ve dokularını (karaciğer, dalak, böbrek, kemik iliği vb.) diatom DNA'sını çıkarmak için kullanmak da gereklidir, bu da deneyin ilgili bölümünde açıklanacak olan bu deneysel yöntemde küçük karşılık gelen iyileştirmeler gerektirir. Bu deneyde kullanılan akciğer dokusu örnekleri, adli vakalarda açıkça boğulmuş cesetlerden geldi. Akciğer dokusunun diatom içerdiğini kanıtlamak için morfolojik testler yapılmıştır (Ek Şekil 2).
1. Numunelerin ön işlemi
2. DNA ekstraksiyonu
NOT: Tüm santrifüj adımları oda sıcaklığında tamamlanır. 14.500 x g merkezkaç kuvvetine sahip bir masaüstü santrifüj kullanarak; deney başlamadan önce 70 °C'ye ısıtılmış bir su banyosu (veya metal banyosu) hazırlanmalıdır. Tüm adımlar kesinlikle aseptik çalışma ilkelerine uymalıdır.
3. PCR testi
NOT: Adli örneklerdeki diatomların içeriği genellikle düşük olduğundan, boğulan cesetlerin doku örneği ekstraktları, kendi DNA'ları ile değişen derecelerde doku ve organlar (bu deneydeki akciğerler gibi) içerebilir. Bu nedenle, DNA ekstraktlarında toplam DNA'nın doğrudan tespiti, diatom DNA ekstraksiyonunun durumunu yansıtmaz. Bu deneyde, diatoma özgü primerler seçildi ve ekstrakttaki diatom DNA ekstraksiyonunu değerlendirmek için PCR ürünleri kullanıldı. Ürünler, agaroz jel elektroforezi ile gözlemlenebilir ve analiz edilebilir ve ayrıca daha yüksek hassasiyete sahip gerçek zamanlı floresan kantitatif PCR erime eğrisi ile analiz edilebilir.
Şu anda kullanılan DNA ekstraksiyon yöntemiyle ekstrakte edilen DNA çözeltisi, numunedeki farklı kaynaklardan gelen tüm DNA bileşenlerini içerdiğinden, bu protokolle elde edilen DNA bir istisna değildi. Yani, DNA çözeltisi sadece diatom genomik DNA'nın bir çözeltisi değildi. Diatom 18S rDNA fragmanlarını spesifik olarak çoğaltabilen primerler, literatür 22,23,24'e danışılarak seçilmiştir. Primerler NCB...
Diatom hücreleri, sert silisli hücre duvarları17 tarafından korunur ve diatom DNA'sını çıkarmak için bu yapının yok edilmesi gerekir. Sıradan kitler, diatomların silisli kabuğunu kolayca tahrip etmez; bu nedenle diatom DNA21'i başarılı bir şekilde çıkarmak zordur. Laboratuvarımız, diatom ekstraksiyonu işleminde farklı çaplarda ve farklı kütle oranlarında cam boncuklar ekleyerek en sık kullanılan kan DNA ekstraksiyon kitini geliştirdi. Vorteks ...
Yazarlar, rekabet eden hiçbir mali çıkarları olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82060341,81560304) ve Hainan Eyaleti Akademisyen İnovasyon Platformu Bilimsel Araştırma Projesi (YSPTZX202134) tarafından desteklenmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Binding Buffer | BioTeke | B010006022 | rapidly lysing cells |
ChemoHS qPCR Mix | Monad | 00007547-120506 | qPCR Mix |
D2000 DNA ladder | Real-Times(Beijing) Biotechnology | RTM415 | Measure the position of electrophoretic bands |
D512 | Taihe Biotechnology | TW21109196 | forword primer |
D978 | Taihe Biotechnology | TW21109197 | reverse primer |
Elution buffer | BioTeke | B010006022 | A low-salt elution buffer washes off the DNA |
Glass bead | Yingxu Chemical Machinery(Shanghai) | 70181000 | Special glass beads for dispersing and grinding |
Import adsorption column | BioTeke | B2008006022 | Adsorption column with silica matrix membrane |
Inhibitor Removal Buffer | BioTeke | B010006022 | Removal of Inhibitors in DNA Extraction |
Isopropanol | BioTeke | B010006022 | Precipitate or isolate DNA |
MIX-30S Mini Mixer | Miulab | MUC881206 | oscillatory action |
Proteinase K | BioTeke | B010006022 | Inactivation of intracellular nucleases and other proteins |
Rotor-Gene Q 5plex HRM | Qiagen | R1116175 | real-time fluorescence quantification PCR |
Speed Micro-Centrifuge | Scilogex | 9013001121 | centrifuge |
Tanon 3500R Gel Imager | Tanon | 16T5553R-455 | gel imaging |
Taq Mix Pro | Monad | 00007808-140534 | PCR Mix |
Thermo Cycler | Zhuhai Hema | VRB020A | ordinary PCR |
Wash Buffer | BioTeke | B010006022 | Remove impurities such as cell metabolites |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır