Here, we present a protocol for the development and validation of a quantitative PCR method used for the detection and quantification of EHV-2 DNA in equine respiratory fluids. The EHV-2 qRT-PCR validation protocol involves a three-part procedure: development, characterization of qRT-PCR assay alone, and characterization of the whole analytical method.
The protocol describes a quantitative RT-PCR method for the detection and quantification of EHV-2 in equine respiratory fluids according to the NF U47-600 norm. After the development and first validation step, two distinct characterization steps were performed according to the AFNOR norm: (a) characterization of the qRT-PCR assay alone and (b) characterization of the whole analytical method. The validation of the whole analytical method included the portrayal of all steps between the extraction of nucleic acids and the final PCR analysis.
Validation of the whole method is very important for virus detection by qRT-PCR in order to get an accurate determination of the viral genome load. Since the extraction step is the primary source of loss of biological material, it may be considered the main source of error of quantification between one protocol and another. For this reason, the AFNOR norm NF-U-47-600 recommends including the range of plasmid dilution before the extraction step. In addition, the limits of quantification depend on the source from which the virus is extracted. Viral genome load results, which are expressed in international units (IU), are easier to use in order to compare results between different laboratories.
This new method of characterization of qRT-PCR should facilitate the harmonization of data presentation and interpretation between laboratories.
Paardachtige herpesvirus-2 (EHV-2) is betrokken bij een respiratoir syndroom, met potentiële klinische manifestaties zoals loopneus, faryngitis en gezwollen lymfeknopen 1-3. Dit virus wordt ook vermoed wordt geassocieerd met slechte prestaties paarden, wat kan leiden tot een significante en negatieve economische gevolgen voor de paardenindustrie 2.
Tot nu toe de gouden standaard voor gamma-EHV (γ-EHV) detectie was celkweekwerkwijze. De eerste ongemak van deze procedure was het ontbreken van discriminatie tussen EHV-2 en andere γ-EHV's (bijvoorbeeld EHV-5). De tweede ongemak was de trage ontwikkeling van het cytopathische proces, dat duurt 12-28 dagen te manifesteren 4,5.
Ontwikkeling van een gevalideerd en genormaliseerd kwantitatieve Real-time PCR (qRT-PCR) methode helpt om snel detecteren virus, onderscheid maken tussen EHV-2 en EHV-5 en de relatie tussen het virale genoom belasting en de ziekte door de kwantificering aspect bestuderen.
Polymerase kettingreactie (PCR) werd beschreven voor het eerst in 1986 door Mullis 6 en gaat de nieuwe gouden standaard in de meeste gebieden van biologische diagnose (mens, milieu en dier) worden. Deze methode, die is gebaseerd op de amplificatie van een deel van het genoom van pathogenen, biedt vele voordelen: specificiteit, gevoeligheid en snelheid. Bovendien is het risico op besmetting amplicon verdween sinds de komst van qRT-PCR en kwaliteitsborging 7. Toch is de erkenning van PCR als een nieuwe gouden standaard methode noodzakelijk meer dan alleen betere prestaties gegevens, maar ook de demonstratie van de controle van de ontwikkeling en validatie stappen van de gehele methode zonder verslechtering van de prestaties in de tijd.
De eerste moleculaire instrumenten die worden gebruikt voor de detectie van EHV-2 waren tijd consuming en betrokken niet-specifieke amplificatie met geneste PCR, gevolgd door sequentiebepaling 8. De beoogde genen voor herpesvirussen waren desoxyribonucleïnezuur (DNA) polymerase en DNA verpakking 9. Echter, geneste PCR vormt een groot risico op besmetting door amplicons. Sindsdien zijn conventionele PCR proeven ontworpen om de interleukine 10-achtig gen of glycoproteïne-gen, herzien in 2009 2 amplificeren. Recenter werden real-time PCR beschreven kenmerken voor de kwantificering van EHV-2 10 maar geen gegevens meegedeeld betreffende de waarmerking van de gehele werkwijze de extractiewerkwijze.
In dit protocol wordt de ontwikkeling en validatie procedures beschreven voor een kwantitatieve PCR-methode voor de detectie en kwantificering van EHV-2 DNA in equine luchtwegen vloeistoffen volgens de Association française de normalisatie (AFNOR) norm NF U47-600 3,11,12, die de Franse vertegenwoordigerde internationale normalisatie commissie. Deze norm beschrijft de "Eisen en aanbevelingen voor de implementatie, ontwikkeling en validatie van de veterinaire PCR in diergezondheid analysemethode" 11,12, volgens de NF EN ISO / IEC 17025, 2005 13 en OIE (World Organisation for Animal Health) . aanbevelingen, 2010 14 het EHV-2 qRT-PCR valideringsprotocol omvat een driedelig procedure: (a) de ontwikkeling van de qRT-PCR assay, (b) karakterisering van qRT-PCR staan (c) karakterisering van het gehele analysemethode (van extractie van nucleïnezuren uit het biologische monster aan PCR-analyse).
De karakterisering van de qRT-PCR-test en van de gehele analysemethode onder meer de definitie van twee limieten: de detectiegrens (LOD) en de bepaalbaarheidsgrens (LOQ). De LOD 95% PCR vertegenwoordigt het laagste aantal nucleïnezuur kopieën per volume-eenheid die in 95% van alle cas kan worden gedetecteerdes. De LOQ 95% PCR vertegenwoordigt het laagste hoeveelheid nucleïnezuur kopieën dat kan worden bepaald met inachtneming van de onzekerheden.
Dit qRT-PCR methode maakt de nauwkeurige detectie en snelle kwantificering van EHV-2 respiratoire vloeistoffen. Voorts kan de werkwijze in andere laboratoria worden toegepast op een standaardprocedure en als algemene model voor de ontwikkeling van andere nieuwe qRT-PCR assays waarborgen.
Sinds de jaren 2000, heeft real-time PCR werd vervangen gouden standaard technieken (celkweek en bacteriën cultuur methoden) in een toenemend aantal laboratoria. Uitvoering van de techniek is relatief eenvoudig. Echter validatie van laboratoriummethoden is essentieel voor moleculaire detectie en kwantificering van ziekteverwekkers voor nauwkeurige, reproduceerbare en betrouwbare gegevens.
Aangezien de extractiestap is de belangrijkste bron van verlies van een biologisch materiaal, kan worden beschouwd als de belangrijkste bron van onjuiste kwantificatie tussen één protocol en andere. Als zodanig is het creëren van een standaardcurve van plasmide DNA in qRT-PCR, vooral in de literatuur, geeft het virale genoom load maar geen rekening met de extractiestap.
Beschrijving van een de novo strategie voor een hele werkwijze validatieproces in de AFNOR norm NF U47-600-2 betekent een aanzienlijke vooruitgang op dit gebied. Zoals weergegeven indit papier voor EHV-2 bij paarden, of anderen in bijen 21, verstrekking van duidelijke onderscheid tussen de ontwikkelingsstap en validatiestap met karakterisering van de PCR en karakterisering van de gehele werkwijze. Een beperking in dit interessante aanpak is dat elke verandering in het protocol zal resulteren in de verplichting om het volledige proces dat zeer kostbaar kunnen zijn opnieuw te valideren. Deze beperking is ook uit het feit dat de grenzen voor kwantificering afhankelijk van de bron waaruit het virus geëxtraheerd (bijvoorbeeld respiratoire vloeistoffen, organen, bloed of urine). In feite is elke matrix geeft verschillende specificiteiten in hun fysico-chemische eigenschappen en het is belangrijk om zelfstandig definiëren elke verschillende matrijs voor virale detectie en kwantificering door qRT-PCR. Aldus kan het virale genoom hoeveelheid van elk biologisch monster nauwkeuriger bij de winning worden gekwantificeerd. De kwalificatie wordt ook rekening gehouden met de thermocycler model en wanneer het gebruik van een reeds goed gekarakteriseerde methode (bijvoorbeeld de EHV-2 qPCR methode beschreven in dit document) vereist een nieuw type machine in de bovenliggende laboratorium of een ander laboratorium, moet men de prestaties van dat instrument bevestigen. De bevestiging van de prestaties van een qPCR assay is een voorwaarde voor alle tests te brengen in een laboratorium. Dit wordt normaliter bereikt door het analyseren van een monster met bekende eigenschappen. Een dergelijke controle is een voorwaarde en beschouwd verplicht op verzoek van de NF 47-600-1 AFNOR norm met het oog op de uitvoering van de qPCR (LOD, LOQ efficiency) en de robuustheid van de hele methode (LOD, LOQ) te valideren. Niet alleen tijdens de ontwikkeling en karakterisering stappen, maar ook bij gebruik in onderzoek of voor diagnostische doeleinden, kunnen de risicofactoren worden geïdentificeerd en goed gecontroleerd om standaardisatie van het protocol te waarborgen. Van bijzonder belang is een adequate opleiding van het personeel, hooggekwalificeerd personeel, de kwaliteitscontrole van de verbruiksgoederengebruikt en de opslag, de controle van de directe omgevingscondities en bewustzijn metrologische omstandigheden die de uitvoering van de wetenschappelijke instrumenten die bij de assay kunnen beïnvloeden. Gebruik van referentiemonsters voor vergelijkingen tussen laboratoria kan ook helpen bij de controle van de onzekerheden. Op deze wijze kan vergelijking van gegevens tussen laboratoria worden vergemakkelijkt. Inderdaad, tussen laboratoria ringonderzoeken zijn essentieel om te evalueren en te bevestigen de reproduceerbaarheid van de methode.
Virale genoom belasting resultaten worden uitgedrukt in internationale eenheden (IE) van de geanalyseerde biologische matrix (IU: kopieën / ml voor fluïda of kopieën / g weefsel) zijn gemakkelijker te gebruiken om de resultaten te vergelijken tussen verschillende laboratoria. Alle resultaten boven de LOQ worden uitgedrukt kopieën / ml en gevolg tussen de LOD en LOQ wordt genomen als een niet-kwantificeerbare positief resultaat. Presentatie kwantificationele gegevens van het genoom op deze wijze voldoet nauwkeuriger het process analyses (amplificatie van het genoom). In feite, in celcultuur experimenten expressie van de virale belasting met TCID50 (mediane weefselkweek infectieuze dosis) afhankelijk van de aard van de cellen en virusstammen. Elke stam lijn bezit zijn unieke infectie kinetiek en een aantal virussen zoals EHV-2 kan enkele dagen duren voordat de eerste cytopathogeen effect is duidelijk.
Tot slot moet deze nieuwe methode van karakterisering van qRT-PCR de harmonisatie van de presentatie van gegevens en interpretatie tussen laboratoria te vergemakkelijken. Dit zal zeer nuttig zijn voor potentiële toepassingen van qRT-PCR in de toekomst als de instelling van een drempelwaarde voor verklaring van de ziektestatus plaats van alleen de aanwezigheid of afwezigheid van het pathogeen.
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Sophie Castagnet and Nadia Doubli-Bounoua for their technical support. This work received financial support from the General Council of Calvados and the agreement of Region Basse-Normandie and French Government (CPER 2007-2013; project R25 p3). The authors would like to thank the experts of the AFNOR group and particularly Jean-Philippe Buffereau and Eric Dubois.
AB-1900 natural color ABgene 96 well plate | Dutsher | 16924 | |
Adhesive film QPCR Absolute | Dutsher | 16629 | Adhesive film used for sealing the plate prior to the qRT-PCR run |
0.5 mL microtubes, skirted, caps | Dutsher | 039258 | |
Ethanol 98% | Sodipro | SAF322941000 | |
Primers | Eurofins | Custom order | |
Probe | Life Technologies | Custom order | |
Plasmid | Eurofins | Custom order | |
QIAamp RNA viral Mini Kit (containing: QIAamp Mini column, AVL buffer, AW1 buffer, AW2 buffer, AVE buffer, collection tubes) |
Qiagen | 52906 | AVL buffer: pre-warm 5 min at 72°C |
Sequencing by Sanger method | Eurofins | Custom order | |
Taqman Universal PCR Master Mix | Life Technologies | 4364340 | |
Tris-EDTA buffer solution | Santa Cruz | sc-296653A | |
NanoDrop 2000c Spectrophotometer | Thermoscientific | ND-2000C | |
StepOnePlus Real-Time PCR systems | Life Technologies | 4376600 | pre-warm 15 min |