Name: multiplex detection of bacteria in complex clinical and environmental samples using oligonucleotide-coupled fluorescent microspheres
Uploaded: 2011-10-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multiplex Detection of Bacteria in Complex Clinical and Environmental Samples using Oligonucleotide-coupled Fluorescent Microspheres at JoVE.com

Wij danken Alberto Severini en Vanessa Goleski voor hulp bij assay ontwikkeling en kritische reacties op dit manuscript. Dit werk werd gefinancierd door de Public Health Agency of Canada en het Industrieel Onderzoeksfonds Assistance Program (National Research Council van Canada). Aanvullende ondersteuning werd verkregen van de Universiteit van Saskatchewan Publicatie Fonds.

Deze methode werd gebruikt in het onderzoek gerapporteerd in Dumonceaux et al.. J. Clin. . Microbiol 47, 4067 tot 4077, doi: 10.1128/jcm.00112-09 (2009). Een schematisch diagram dat de totale procedure is weergegeven in figuur 1. 1. Bead koppeling Dit beschrijft de methoden die moeten worden gebruikt voor het koppelen van oligonucleotide probes om polystyreen Luminex kralen (zie tabel 2). Volumes zijn licht aangepast voor de ev...

<ol>
	<li>Hale, L. P., Swidsinski, A., Mendling, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacteria+associated+with+bacterial+vaginosis.">Bacteria associated with bacterial vaginosis.</a> N. Engl. J. Med. 354, 202-203 (2006).</li><li>Hay, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+in+the+littoral+zone:+lactobacilli+losing+the+plot.">Life in the littoral zone: lactobacilli losing the plot.</a> Sex. Transm. Infect. 81, 100-102 (2005).</li><li>Morris, M., Nicoll, A., Simms, I., Wilson, J., Catchpole, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+vaginosis:+a+public+health+review.">Bacterial vaginosis: a public health review.</a> Brit. J. Obstet. Gynecol. 108, 439-450 (2001).</li><li>Myer, L., Kuhn, L., Stein, Z. A., Wright, T. C., Denny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravaginal+practices,+bacterial+vaginosis,+and+women's+susceptibility+to+HIV+infection:+epidemiological+evidence+and+biological+mechanisms.">Intravaginal practices, bacterial vaginosis, and women's susceptibility to HIV infection: epidemiological evidence and biological mechanisms.</a> Lancet. Infect. Dis. 5, 786-794 (2005).</li><li>Wilson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Managing+recurrent+bacterial+vaginosis.">Managing recurrent bacterial vaginosis.</a> Sex. Transm. Infect. 80, 8-11 (2004).</li><li>Nugent, R. P., Krohn, M. A., Hillier, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+diagnosing+bacterial+vaginosis+is+improved+by+a+standardized+method+of+gram+stain+interpretation.">Reliability of diagnosing bacterial vaginosis is improved by a standardized method of gram stain interpretation.</a> J. Clin. Microbiol. 29, 297-301 (1991).</li><li>Ison, C. A., Hay, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+a+simplified+grading+of+Gram+stained+vaginal+smears+for+use+in+genitourinary+medicine+clinics.">Validation of a simplified grading of Gram stained vaginal smears for use in genitourinary medicine clinics.</a> Sex. Transm. Infect. 78, 413-415 (2002).</li><li>Money, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+laboratory+diagnosis+of+bacterial+vaginosis.">The laboratory diagnosis of bacterial vaginosis.</a> Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 16, 77-79 (2005).</li><li>Schellenberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyrosequencing+of+the+chaperonin-60+universal+target+as+a+tool+for+determining+microbial+community+composition.">Pyrosequencing of the chaperonin-60 universal target as a tool for determining microbial community composition.</a> Appl. Environ. Microbiol. 75, 2889-2898 (2009).</li><li>Spear, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+diversity+of+the+vaginal+microbiota+in+HIV-infected+and+HIV-uninfected+women+with+or+without+bacterial+vaginosis.">Comparison of the diversity of the vaginal microbiota in HIV-infected and HIV-uninfected women with or without bacterial vaginosis.</a> J. Infect. Dis. 198, 1131-1140 (2008).</li><li>Brotman, R. M., Ravel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ready+or+not:+the+molecular+diagnosis+of+bacterial+vaginosis.">Ready or not: the molecular diagnosis of bacterial vaginosis.</a> Clin. Infect. Dis. 47, 44-46 (2008).</li><li>Fredricks, D. N., Fiedler, T. L., Marrazzo, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+identification+of+bacteria+associated+with+bacterial+vaginosis.">Molecular identification of bacteria associated with bacterial vaginosis.</a> N. Engl. J. Med. 353, 1899-1911 (2005).</li><li>Dumonceaux, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplex+detection+of+bacteria+associated+with+normal+microbiota+and+with+bacterial+vaginosis+in+vaginal+swabs+by+use+of+oligonucleotide-coupled+fluorescent+microspheres.">Multiplex detection of bacteria associated with normal microbiota and with bacterial vaginosis in vaginal swabs by use of oligonucleotide-coupled fluorescent microspheres.</a> J. Clin. Microbiol. 47, 4067-4077 (2009).</li><li>Molenkamp, R., van der Ham, A., Schinkel, J., Beld, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+detection+of+five+different+DNA+targets+by+real-time+Taqman+PCR+using+the+Roche+LightCycler480:+Application+in+viral+molecular+diagnostics.">Simultaneous detection of five different DNA targets by real-time Taqman PCR using the Roche LightCycler480: Application in viral molecular diagnostics.</a> J. Virol. Meth. 141, 205-211 (2007).</li><li>Nikiforov, T. T., Rendle, R. B., Kotewicz, M. L., Rogers, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+phosphorothioate+primers+and+exonuclease+hydrolysis+for+the+preparation+of+single-stranded+PCR+products+and+their+detection+by+solid-phase+hybridization.">The use of phosphorothioate primers and exonuclease hydrolysis for the preparation of single-stranded PCR products and their detection by solid-phase hybridization.</a> PCR. Methods. Appl. 3, 285-291 (1994).</li><li>Hill, J. E., Penny, S. L., Crowell, K. G., Goh, S. H., Hemmingsen, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=cpnDB:+A+Chaperonin+Sequence+Database.">cpnDB: A Chaperonin Sequence Database.</a> Genome. Res. 14, 1669-1675 (2004).</li><li>Bradshaw, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+association+of+Atopobium+vaginae+and+Gardnerella+vaginalis+with+bacterial+vaginosis+and+recurrence+after+oral+metronidazole+therapy.">The association of Atopobium vaginae and Gardnerella vaginalis with bacterial vaginosis and recurrence after oral metronidazole therapy.</a> J. Infect. Dis. 194, 828-836 (2006).</li><li>Dumonceaux, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enumeration+of+specific+bacterial+populations+in+complex+intestinal+communities+using+quantitative+PCR+based+on+the+chaperonin-60+target.">Enumeration of specific bacterial populations in complex intestinal communities using quantitative PCR based on the chaperonin-60 target.</a> J. Microbiol. Meth. 64, 46-62 (2006).</li></ol>

De specificiteit van het signaal generatie is van cruciaal belang, je moet erop kunnen vertrouwen dat het signaal waargenomen werkelijk weerspiegelt de detectie van amplicon gegenereerd op basis van dat organisme. Software zoals PrimerPlex (Premier Biosoft) kan helpen om probes die efficiënt zal hybridiseren het ontwerp, maar ze kunnen wel of niet cross-hybridiseren niet-doelsoorten. Indien een universele PCR-primers worden gebruikt zoals beschreven in dit protocol, is het belangrijk om in gedachten te houden dat de ge...

<table border="1"><tbody><tr><td> Oligonucleotide naam </td><td> Vennootschap </td><td> Sequence een </td></tr><tr><td> H279BP </td><td rowspan="3"> Invitrogen, IDT, of andere </td><td> Biotine-OEFO GAIIIIGCIGGIGAYGGIACIACIAC </td></tr><tr><td> H280 </td><td> YKIYKITCICCRAAICCIGGIGCYTT </td></tr><tr><td> H1612BP </td><td> Biotine-OEFO GAIIIIGCIGGYGACGGYACSACSAC </td></tr><tr><td> H1613 </td><td></td><td> CGRCGRTCRCCGAAGCCSGGIGCCTT </td></tr><tr><td colspan="3"> 1O, fosforothioaat-C, E, fosforothioaat-G, F, fosforothioaat-A, I, inosine, Y, C of T, R, A of G; K, T of G, S, C of G. </td></tr></tbody></table> Tabel 1. Sequenties van de gemodificeerde oligonucleotiden voor universele cpn60 PCR. <table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens</td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus nummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> 1-Ethyl-3-(3-dimethylamiopropyl) carbodiimide HCl (EDC) </td><td> Doorboren </td><td> 22980 </td><td></td></tr><tr><td> Fluorescerende polystyreen parels: MicroPlex microsferen (Luminex), of Bio-Plex COOH Bead (Bio-Rad) </td><td> Luminex of Bio-Rad </td><td> Bio-Rad: 171-506xxx waarbij xxx staat voor de hiel identifier </td><td> Magnetische kralen zijn steeds beschikbaar voor oligonucleotide koppeling en kan bepaalde voordelen. Niet zijn berecht door deze auteurs. </td></tr><tr><td> Capture oligonucleotiden (5 &#39;amino C12 gewijzigd) </td><td> Invitrogen, IDT, of andere </td><td> verschillende </td><td> Ontzout zuiverheid niveau acceptabel is. Sequenties van de vangprobes gebruikt om de vaginale swabs karakteriseren zijn te vinden in het manuscript waarop dit protocol is gebaseerd 13. </td></tr><tr><td> T7exonuclease </td><td> New England Biolabs </td><td> M0263S </td><td></td></tr><tr><td> Streptavidine-R-phycoerythrin (SA-PE) </td><td> Invitrogen </td><td> S-866 </td><td> Wees voorzichtig met hoge zuiverheid SA-PE te verkrijgen; deze catalogus nummer is aan te bevelen </td></tr><tr><td> Beschermbuis 96 goed PCR-platen </td><td> Visser </td><td> CS006509 </td><td> passen in zowel de 96-wells thermocycler en Bioplex machine </td></tr><tr><td> Beschermbuis afdichting mat </td><td> Visser </td><td> CS006555 </td><td> Kan worden hergebruikt; wassen met water en zeep, goed afspoelen en droog </td></tr><tr><td> 5M TMAC </td><td> Sigma </td><td> T3411 </td><td></td></tr><tr><td> Bio-Plex of Luminex instrument </td><td> Bio-Rad of Luminex </td><td> Bio-Rad: 171-000201 </td><td></td></tr><tr><td> PrimerPlex software voor probe ontwerp </td><td> Premier Biosoft </td><td> www.premierbiosoft.com </td><td> Aanbevolen voor Luminex sonde deteken, hoewel andere software platformen kan worden gebruikt </td></tr></tbody></table> Tabel 2. Specifieke reagentia en apparatuur. <table border="1"><tbody><tr><td> bestanddeel </td><td> ul / test </td><td> μl/100 assays </td><td> uiteindelijke concentratie </td></tr><tr><td> 10x PCR buffer (Invitrogen) </td><td> 5 </td><td> 500 </td><td> 1x </td></tr><tr><td> 50 mM MgCl2 (Invitrogen) </td><td> 2.5 </td><td> 250 </td><td> 2,5 mM </td></tr><tr><td> 10 mM dNTP </td><td> 1 </td><td> 100 </td><td> 0,2 mM elk </td></tr><tr><td> H279BP, 25 uM </td><td> 0,25 </td><td> 25 </td><td> 375 nM </td></tr><tr><td> H1612BP, 25 uM </td><td> 0,75 </td><td> 75 </td><td> 125 nM </td></tr><tr><td> H280, 25 uM </td><td> 0,25 </td><td> 25 </td><td> 375 nM </td></tr><tr><td> H1613,25 uM </td><td> 0,75 </td><td> 75 </td><td> 125 nM </td></tr><tr><td> Water </td><td> 34 </td><td> 3400 </td><td> --- </td></tr><tr><td> Totalen </td><td> 44,5 </td><td> 4450 </td><td></td></tr></tbody></table> Tabel 3. Aanbevolen mengsels voor PCR met gemodificeerde cpn60 UT primers (tabel 1). De test is opgezet voor 5 pi van template DNA en 0,5 pl (2.5U) van Taq DNA-polymerase (Invitrogen). Normaal gesproken grote volumes worden bereid (bv. voldoende voor 100 tests) en opgeslagen bij -20 ° C.

multiplex detection of bacteria in complex clinical and environmental samples using oligonucleotide-coupled fluorescent microspheres

Bacteriële vaginose (BV) is een terugkerend polymicrobiële syndroom dat wordt gekenmerkt door een verandering in de &quot;normale&quot; microbiota van Lactobacillus gedomineerde naar een microbiota gedomineerd door een aantal bacteriesoorten, zoals Gardnerella vaginalis, Atopobium vaginae, en anderen 1-3. Deze voorwaarde wordt in verband gebracht met een reeks van negatieve gevolgen voor de gezondheid, met inbegrip van HIV acquisitie 4, en het kan moeilijk zijn om klinisch 5 beheren. Bovendien heeft de diagnose van BV zich op het gebruik van Gramkleuringen van vaginale uitstrijkje uitstrijkjes die worden gescoord op verschillende numerieke criteria 6,7. Terwijl deze diagnose is eenvoudig, goedkoop, en goed geschikt voor gebieden met beperkte middelen, kan het last hebben van problemen met betrekking tot subjectieve interpretaties en het niet geven een gedetailleerd profiel van de samenstelling van de microbiota vaginale 8. Recente diepe sequencing inspanningen hebben aangetoond een rijke, gevarieerde vaginale microbiota metduidelijke verschillen tussen de monsters genomen van individuen die met BV gediagnosticeerd in vergelijking met de personen die worden beschouwd als normaal 9,10, hetgeen heeft geresulteerd in de identificatie van een aantal potentiële doelwitten voor moleculaire diagnose van BV 11,12. Deze studies hebben een schat aan nuttige informatie, maar diep sequencing is nog niet praktisch als een diagnostische methode in een klinische setting. We hebben onlangs een werkwijze beschreven voor het snel profilering van de vaginale microbiota in een multiplex formaat met behulp van oligonucleotide-gekoppeld fluorescerende kralen met detectie op een Luminex platform 13. Deze methode, als de huidige Gramkleuring-gebaseerde methoden, is snel en eenvoudig, maar voegt het extra voordeel van de exploitatie van moleculaire kennis die voortvloeit uit sequencing studies in probe design. Deze methode geeft daarom een ​​manier om de belangrijkste micro-organismen die aanwezig zijn in een vaginale uitstrijkje dat kan worden gebruikt om de BV diagnose met een hoge specificiteit en sensitiviteit comp profielared om Gramkleuring terwijl aanvullende informatie over de soorten aanwezigheid en overvloed in een semi-kwantitatieve en snelle manier. Deze multiplex methode is uit te breiden tot ver buiten het bereik van de huidige kwantitatieve PCR assays voor bepaalde organismen, die momenteel beperkt tot 5 of 6 verschillende assays in een enkel monster 14. Belangrijk is dat de methode niet beperkt tot de detectie van bacteriën in vaginale swabs en kan eenvoudig aangepast worden om snel het profiel van bijna alle microbiële gemeenschap van belang. Zo hebben we onlangs begonnen met deze methodiek van toepassing zijn op de ontwikkeling van diagnostische tools voor het gebruik in waterzuiveringsinstallaties.

Watch this Scientific Journal Video about Multiplex Detection of Bacteria in Complex Clinical and Environmental Samples using Oligonucleotide-coupled Fluorescent Microspheres at JoVE.com

Multiplex Detection of Bacteria in Complex Clinical and Environmental Samples using Oligonucleotide-coupled Fluorescent Microspheres

We beschrijven een multiplex methode voor de detectie van micro-organismen in een monster met behulp van oligonucleotide-coupled fluorescerende kralen. Amplicon van alle organismen in een monster is gehybridiseerd met een panel van probe-gekoppelde kralen. Een Luminex of Bio-Plex instrument wordt gebruikt om elke kraal voor kraal type en hybridisatie-signaal zoekopdracht.

Multiplex detectie van bacteriën in complexe klinische en Milieu monsters met behulp van oligonucleotide-coupled Fluorescent Microsferen

Bacterial vaginosis (BV) is a recurring polymicrobial syndrome that is characterized by a change in the "normal" microbiota from Lactobacillus-dominated ...

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Using a Pan-Viral Microarray Assay (Virochip) to Screen Clinical Samples for Viral Pathogens

Using a Pan-Viral Microarray Assay Virochip to Screen Clinical Samples for Viral Pathogens

Met behulp van een Pan-Viral Microarray Assay (Virochip) op klinische stalen scherm voor virale pathogenen

The diagnosis of viral causes of many infectious diseases is difficult due to the inherent sequence diversity of viruses as well as the ongoing emergence ...

Use of Fluorescent Immuno-Chemistry for the detection of Edwardsiella ictaluri in channel catfish (I. punctatus) samples

Use of Fluorescent Immuno-Chemistry for the detection of Edwardsiella ictaluri in channel catfish I. punctatus samples

Het gebruik van TL-Immuno-Chemie voor de detectie van Edwardsiella ictaluri In kanaal meerval ( I. punctatus) Monsters

While Edwardsiella ictaluri is a major pathogen of channel catfish Ictalurus punctatus and has been discovered nearly 
three decades ago 1,2, so far, to ...

Determining the Phagocytic Activity of Clinical Antibody Samples

Het bepalen van de fagocytaire activiteit of Clinical antilichaammonsters

Antibody-driven phagocytosis is induced via the engagement of Fc receptors on professional phagocytes, and can contribute to both clearance as well as ...

Detection of Bacteria Using Fluorogenic DNAzymes

Detectie van bacteriën met behulp van fluorogene DNAzymes

Outbreaks linked to food-borne and hospital-acquired pathogens account for millions of deaths and hospitalizations as well as colossal economic losses ...

Rapid Identification of Gram Negative Bacteria from Blood Culture Broth Using MALDI-TOF Mass Spectrometry

Snelle identificatie van Gram-negatieve bacteriën van Blood Culture Bouillon Met behulp van MALDI-TOF massaspectrometrie

An important role of the clinical microbiology laboratory is to provide rapid identification of bacteria causing bloodstream infection. Traditional ...

In Situ Detection of Autoreactive CD4 T Cells in Brain and Heart Using Major Histocompatibility Complex Class II Dextramers

In Situ Detection of Autoreactive CD4 T Cells in Brain and Heart Using Major Histocompatibility Complex Class II Dextramers

In Situ Detectie van autoreactieve CD4 T-cellen in de hersenen en het hart met behulp van Hoofdhistocompatibiliteitscomplex Klasse II Dextramers

This report demonstrates the use of major histocompatibility complex (MHC) class II dextramers for detection of autoreactive CD4 T cells in situ in myelin ...

In Situ Detection of Bacteria within Paraffin-embedded Tissues Using a Digoxin-labeled DNA Probe Targeting 16S rRNA

In Situ Detection of Bacteria within Paraffin-embedded Tissues Using a Digoxin-labeled DNA Probe Targeting 16S rRNA

In situ detectie van bacteriën in paraffine ingebedde weefsels met behulp van een gemerkte DNA-Digoxine Probe Targeting 16S rRNA

The presence of bacteria within the pocket epithelium and underlying connective tissue in gingival biopsies from patients with periodontitis has been ...

A Rapid Strategy for the Isolation of New Faustoviruses from Environmental Samples Using Vermamoeba vermiformis

A Rapid Strategy for the Isolation of New Faustoviruses from Environmental Samples Using Vermamoeba vermiformis

Een snelle strategie voor de isolatie van nieuwe Faustoviruses van milieumonsters gebruiken<em&gt; Vermamoeba vermiformis</em

The isolation of giant viruses is of great interest in this new era of virology, especially since these giant viruses are related to protists. Giant ...

Developing a Salivary Antibody Multiplex Immunoassay to Measure Human Exposure to Environmental Pathogens

Het ontwikkelen van een Speeksel Antibody Multiplex Immunoassay menselijke blootstelling aan Environmental Pathogens Meet

The etiology and impacts of human exposure to environmental pathogens are of major concern worldwide and, thus, the ability to assess exposure and ...

Laboratory Techniques Used to Maintain and Differentiate Biotypes of Vibrio cholerae Clinical and Environmental Isolates

Laboratory Techniques Used to Maintain and Differentiate Biotypes of Vibrio cholerae Clinical and Environmental Isolates

Laboratoriumtechnieken die gebruikt worden om biotypes van te houden en te onderscheiden<em&gt; Vibrio cholerae</em&gt; Klinische en milieu-isolaten

The aquatic Gram-negative bacterium Vibrio cholerae is the etiological agent of the infectious gastrointestinal disease cholera. Due to the global ...