Summary

ampliPHOX colorimétrico de detección de un microarray de ADN para la influenza

Published: June 09, 2011
doi:

Summary

ampliPHOX tecnología de detección colorimétrica se presenta como una alternativa económica a la detección por fluorescencia de microarrays. Sobre la base de fotopolimerización, ampliPHOX produce manchas de polímero sólido visible a simple vista en tan sólo unos minutos. Resultados son imágenes e interpretado de forma automática con un paquete de software simple pero poderosa.

Abstract

Microarrays de ADN se han convertido en una poderosa herramienta para la detección de patógenos. 1.5 Por ejemplo, muchos ejemplos de la capacidad de escribir y subtipo de virus de la influenza se ha demostrado. 11.6 La identificación y subtipificación de la influenza en microarrays de ADN tiene aplicaciones tanto en público la salud y la clínica para la detección temprana, intervención rápida, y minimizar el impacto de una pandemia de influenza. Fluorescencia tradicionales es actualmente el método de detección de microarrays de uso más común. Sin embargo, como la tecnología de microarrays avanza hacia el uso clínico, una sustitución de instrumentos caros, con tecnología de bajo costo de detección que presentan características de rendimiento similares a la fluorescencia se hacen ensayos de microarrays más atractivo y rentable.

La tecnología de detección colorimétrica ampliPHOX está diseñado para aplicaciones de investigación, y tiene un límite de detección dentro de un orden de magnitud de fluorescencia tradicionales 11, con una ventaja de ser un aproximado de diez veces menor coste en comparación con el instrumento de los escáneres de microarrays confocal de fluorescencia necesaria para microarrays detección. Otra ventaja es el tamaño compacto del instrumento que permite la portabilidad y flexibilidad, a diferencia de los instrumentos tradicionales de la fluorescencia. Debido a que la tecnología de polimerización no es tan intrínsecamente lineal, como la detección por fluorescencia, sin embargo, es el más adecuado para aplicaciones de baja densidad de microarrays en el que se desea una respuesta sí / no a la presencia de una cierta secuencia, por ejemplo, para matrices de detección de patógenos. En la actualidad la densidad de punto máximo compatible con la detección de ampliPHOX es de ~ 1800 puntos / matriz. Debido a las limitaciones de densidad lugar, una mayor densidad de microarrays no son adecuados para la detección de ampliPHOX.

A continuación, presentamos la tecnología de detección colorimétrica ampliPHOX como un método de amplificación de la señal en un microarray de baja densidad para la detección y caracterización de los virus de la influenza (FluChip). Aunque este protocolo utiliza el FluChip (un microarray de ADN) como una aplicación específica de ampliPHOX detección, los microarrays de la incorporación de meta con biotina puede ser etiquetada y se detecta de manera similar. El diseño de microarrays y biotinilación de la meta de ser capturados son responsabilidad del usuario. Una vez que el objetivo de biotina ha sido capturado en la matriz, la detección ampliPHOX se puede realizar mediante el etiquetado de la primera serie con un conjugado de estreptavidina-etiqueta (ampliTAG). Tras la exposición de luz mediante el instrumento ampliPHOX Reader, la polimerización de una solución de monómero (ampliPHY) sólo se produce en las regiones que contienen ampliTAG marcado objetivos. El polímero formado puede ser posteriormente se tiñeron con una solución no tóxica para mejorar el contraste visual, seguido por imágenes y análisis con un paquete de software simple (ampliVIEW). El ensayo FluChip, desde la no-extraídos de la muestra de resultados se puede realizar en unas 6 horas, y las medidas de detección ampliPHOX descrito anteriormente se puede completar en unos 30 min.

Protocol

1. Muestra de amplificación mediante RT-PCR Extraer el ARN viral a partir de material clínico o una. Aislado viral con el virus de Qiagen MinElute Kit girar en conjunto con la plataforma automatizada QIAcube extracción de ácidos nucleicos Las extracciones se llevan a cabo en 200 muestras l con un volumen de elución final de 60 microlitros. Extractos de almacenar a -70 ° C o menos para su uso posterior. En una plantilla libre de la zona, preparar la mezcla de RT-PCR maestro en el hielo, según …

Discussion

La tecnología de detección de ampliPHOX colorimétrico que aquí se presenta es una alternativa rápida y económica para la detección de un solo color de fluorescencia para aplicaciones de baja densidad de microarrays. Se muestra esquemáticamente en la Figura 1, el principio de detección se basa en el uso de una etiqueta fotoiniciador (1B). En presencia de una solución de monómero que contiene (1C), exposición a la luz hace que el fotoiniciador (ampliTAG) para desencadenar una reacción de poli…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

InDevR reconoce NIH / NIAID U01AI070276 y R43AI077112 para la financiación de este trabajo.

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