Summary

ampliPHOX détection colorimétrique sur un microréseau d'ADN pour la grippe

Published: June 09, 2011
doi:

Summary

technologie de détection colorimétrique ampliPHOX est présentée comme une alternative peu coûteuse à la détection par fluorescence pour les microarrays. Basé sur la photopolymérisation, ampliPHOX produit des taches polymère solide visible à l'œil nu dans quelques minutes. Les résultats sont ensuite imagé et automatiquement interprété avec un logiciel simple mais puissant.

Abstract

Puces à ADN sont apparues comme un puissant outil de détection des agents pathogènes. 1-5, par exemple, de nombreux exemples de la capacité de type et de sous-type du virus grippal ont été démontrés. 6-11 L'identification et le typage de la grippe sur les puces à ADN a des applications dans les deux publics la santé et de la clinique pour la détection précoce, d'intervention rapide, et en minimisant l'impact d'une pandémie de grippe. Fluorescence traditionnelle est actuellement la méthode la plus couramment utilisée puces de détection. Cependant, comme la technologie des biopuces progresse vers une utilisation clinique, une instrumentation coûteuse remplacer à faible coût de la technologie de détection présentant des caractéristiques de performance similaire à la fluorescence fera des essais biopuces plus attractif et rentable.

La technologie de détection colorimétrique ampliPHOX est destiné aux applications de recherche, et a une limite de détection au sein d'un ordre de grandeur de la fluorescence traditionnelle 11, avec un avantage principal étant une approximative de dix fois moindre coût instrument par rapport aux scanners biopuces à fluorescence confocale requis pour biopuces détection. Un autre avantage est la taille compacte de l'instrument qui permet pour la portabilité et la flexibilité, à la différence des instruments traditionnels de fluorescence. Parce que la technologie de polymérisation n'est pas comme intrinsèquement linéaire comme la détection par fluorescence, cependant, il est le mieux adapté à la densité plus faible applications des biopuces dans lequel une réponse oui / non de la présence d'une certaine séquence est souhaitée, comme pour les tableaux de détection de pathogènes. Actuellement, la densité maximale du spot compatible avec la détection ampliPHOX est ~ 1800 spots / tableau. En raison des limites de densité au comptant, biopuces haute densité ne sont pas adaptés pour la détection ampliPHOX.

Ici, nous présentons la technologie ampliPHOX détection colorimétrique comme une méthode d'amplification du signal sur une puce à faible densité développé pour la détection et la caractérisation des virus de la grippe (FluChip). Bien que ce protocole utilise le FluChip (une puce à ADN) comme une application spécifique de ampliPHOX détection, aucune puce incorporant cibles biotinylées peuvent être étiquetés et détectée d'une manière semblable. La conception de microréseau et biotinylation de la cible pour être capturés sont de la responsabilité de l'utilisateur. Une fois la cible biotinylé a été capturé sur le tableau, la détection ampliPHOX peut être effectuée par le marquage d'abord le tableau avec un conjugué streptavidine-étiquette (ampliTAG). Après exposition à la lumière en utilisant l'instrument de ampliPHOX Reader, la polymérisation d'une solution de monomère (ampliPHY) ne se produit que dans des régions contenant ampliTAG marqué cibles. Le polymère formé peut être ensuite colorées avec une solution non toxique pour améliorer le contraste visuel, suivi par imagerie et d'analyse en utilisant un logiciel simple (ampliVIEW). Le dosage de FluChip entière de l'ONU-échantillon extrait d'entraîner peut être effectuée en environ 6 heures, et les mesures de détection ampliPHOX décrit ci-dessus peut être complété en environ 30 min.

Protocol

1. Exemple d'amplification par RT-PCR Extrait d'ARN viral à partir du matériel clinique ou un isolat viral en utilisant le kit Qiagen MinElute Spin virus en conjonction avec la plate-forme automatisée QIAcube extraction d'acides nucléiques. Les extractions sont effectuées sur des échantillons 200 ul avec un volume d'élution finale de 60 pl. Extraits conserver à -70 ° C ou moins pour une utilisation ultérieure. Dans un modèle de libre-région, préparer le mélange de RT-PC…

Discussion

La technologie de détection colorimétrique ampliPHOX présenté ici est un rapide, alternative peu coûteuse à la détection par fluorescence seule couleur pour les applications des biopuces baisse de densité. Schématisé à la figure 1, le principe de détection est basée sur l'utilisation d'un label de photoamorceur (1B). En présence d'une solution contenant du monomère (1C), exposition à la lumière des causes du photoamorceur (ampliTAG) pour déclencher une réaction de polymér…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

InDevR reconnaît NIH / NIAID U01AI070276 et R43AI077112 du financement de ce travail.

Materials

Reagent/equipment Manufacturer Catalog # Comments
Qiagen MinElute Virus Spin Kit Qiagen 57704 single 60 μl elution
QIAcube Qiagen 9001292 optional
ABI 9800 Fast Thermal Cycler Applied Biosystems 4441166  
Qiagen OneStep RT-PCR kit Qiagen 210210 kit dNTPs not used
2x Spotting Buffer InDevR Inc. MI-5007  
Biotinylated dNTP Mix InDevR Inc. MI-5009  
Lambda exonuclease Epicentre Biotechnologies LE032K 2500 U, 10U/μl
FluChip primer mix InDevR N/A not yet available for sale
Orbital Shaker Madell Technology ZD-9556-A  
Wash Bins InDevR Inc. MI-4002  
Wash Racks InDevR Inc. MI-4003  
2x Hybridization Buffer InDevR Inc. MI-5004  
Calibration Chips InDevR Inc. AP-5006  
Wash Buffers A-D InDevR Inc. MI-5005  
ampliRED InDevR Inc. AP-5004  
ampliTAG InDevR Inc. AP-5001  
2x ampliTAG Buffer InDevR Inc. AP-5002  
ampliPHY, ampliPHY enhancer InDevR Inc. AP-5003  

References

  1. Kumar, R. M. The Widely Used Diagnostics “DNA-Microarray”-A Review. Amer J Inf Dis. 5, 207-218 (2009).
  2. Miller, M. B., Tang, Y. W. Basic Concepts of Microarrays and Potential Applications in Clinical Microbiology. Clin Microbiol Rev. 22, 611-633 (2009).
  3. Mikhailovich, V., Gryadunov, D., Kolchinsky, A., Makarov, A. A., Zasedatelev, A. DNA microarrays in the clinic: infectious diseases. BioEssays. 30, 673-682 (2008).
  4. Call, D. R. Challenges and opportunities for pathogen detection using DNA microarrays. Crit Rev Microbiol. 31, 91-99 (2005).
  5. Raoult, D., Fournier, P. E., Drancourt, M. What does the future hold for clinical microbiology. Nat Rev Microbiol. 2, 151-159 (2004).
  6. Dawson, E. D., Rowlen, K. L., Wang, Q., Tao, Y. J. MChip: A Single Gene Diagnostic for Influenza A. Influenza: Molecular Virology. , (2010).
  7. Gall, A., Hoffman, B., Harder, T., Grund, C., Ehricht, R., Beer, M. Rapid hemagglutinin subtyping and pathotyping of avian influenza viruses by a DNA microarray. J Virol Meth. 160, 200-205 (2009).
  8. Townsend, M. B., Dawson, E. D., Mehlmann, M., Smagala, J. A., Dankbar, D. M., Moore, C. L., Smith, C. B., Cox, N. J. FluChip: Experimental evaluation of a diagnostic influenza microarray. J Clin Microbiol. 44, 2863-2871 (2006).
  9. Wang, Z., Daum, L. T., Vora, G. J., Metzgar, D., Walter, E. A., Canas, L. C., Malanosky, A. P., Lin, B., Stenger, D. A. Identifying influenza viruses with resequencing arrays. Emerg Inf Dis. 12, 638-646 (2006).
  10. Kessler, N., Ferraris, O., Palmer, K., Marsh, W., Steel, A. Use of the DNA Flow-Thru Chip, a three-dimensional biochip, for typing and subtyping of influenza viruses. J Clin Microbiol. 42, 2173-2185 (2004).
  11. Kuck, L. R., Taylor, A. W. Photopolymerization as an innovative detection technique for low-density microarrays. Biotechniques. 45, 179-186 (2008).
  12. Avens, H. J., Bowman, C. N. Development of fluorescent polymerization-based signal amplification for sensitive and non-enzymatic biodetection in antibody arrays. Acta Biomat. 6, 83-89 (2010).
  13. Sikes, H. D., Jenison, R., Bowman, C. N. Antigen detection using polymerization-based amplification. Lab on a Chip. 9, 653-656 (2008).

Play Video

Cite This Article
Moulton, K. R., Taylor, A. W., Rowlen, K. L., Dawson, E. D. ampliPHOX Colorimetric Detection on a DNA Microarray for Influenza. J. Vis. Exp. (52), e2682, doi:10.3791/2682 (2011).

View Video