Een amplificatie microarray combineert asymmetrische PCR-amplificatie en microarray hybridisatie in een enkele kamer, die aanzienlijk stroomlijnt microarray workflow voor de eindgebruiker. Vereenvoudiging microarray workflow is een noodzakelijke eerste stap voor het maken van microarray-gebaseerde diagnostiek die routinematig kan worden gebruikt in een lagere-resource-omgevingen.
Vereenvoudiging microarray workflow is een noodzakelijke eerste stap voor het creëren van MDR-TB-microarray gebaseerde diagnostiek die routinematig kan worden gebruikt in een lagere-resource-omgevingen. Een amplificatie microarray combineert asymmetrische PCR-amplificatie, doelgrootte selectie, doel etikettering, en microarray hybridisatie binnen een enkele oplossing en in een enkele microfluïdische kamer. Een batch processing methode wordt gedemonstreerd met een 9-plex asymmetrische master mix en low-density gel element microarray voor genotypering van multiresistente Mycobacterium tuberculosis (MDR-TB). De hier beschreven protocol kan in 6 uur worden ingevuld en voorzien juiste genotypering met minstens 1.000 cel equivalenten van genomisch DNA. Integratie on-chip wasstappen haalbaar, wat zal resulteren in een volledig gesloten amplicon werkwijze en systeem. De omvang van multiplexing met een amplificatie microarray uiteindelijk beperkt door het aantal primerparen die kunnen worden gecombineerd tot een enkele master mix en toch bereiken gewenste gevoeligheid en specificiteit prestatiemetingen dan het aantal probes die zijn geïmmobiliseerd op de array. Evenzo kan de totale analysetijd verkort of verlengd worden afhankelijk van de specifieke beoogde toepassing, vraagstelling en gewenste detectiegrenzen. Toch is de algemene aanpak aanzienlijk stroomlijnt microarray workflow voor de eindgebruiker door het verminderen van het aantal arbeidsintensieve en tijdrovende processtappen, en biedt een vereenvoudigde biochemische en microfluïdische pad voor het vertalen van microarray-gebaseerde diagnostiek in de dagelijkse klinische praktijk.
Vroege opsporing en snelle behandeling worden beschouwd als de meest effectieve controle strategieën om Mycobacterium tuberculosis (MTB) transmissie 1 verminderen, en er is nu een brede consensus in de tbc-gemeenschap die een point of care (POC) of in de buurt POC test om gelijktijdig diagnosticeren TB en resistentie tegen (DR) nodig. Technologieën zoals Cepheid GeneXpert en andere nucleïnezuur amplificatie testen verminderen de tijd tot de diagnose voor veel tbc-patiënten, en zorgen voor een snelle uitlezing aangeeft resistentie tegen rifampicine of geselecteerde mutaties die resistentie tegen andere eerste of tweede lijn drugs 2. Hoewel realtime isotherme nucleïnezuur amplificatie zijn bedoeld om de resistentie mutaties die leiden tot MDR-TB identificeren, het spectrum van mutaties detecteren ze vaak ontoereikend om een geïndividualiseerd drugregime overeenkomt met de resistentie profiel van de patiënt te ontwerpen, en technische beperkingen met betrekkingoptische overspraak of de complexiteit van amplificatie en rapportage chemische 03-07 mei het aantal loci of mutaties die worden gedetecteerd beperken. Zo detectie technologieën met een hogere multiplexing capaciteit nodig zijn om bekend hiaten in MDR-TB POC diagnostiek.
Microarrays en de WHO-onderschreven Hain lijnprobe testen kunnen de "meerdere genen, meerdere mutaties" uitdaging van de diagnose van MDR-TB 8-29 pakken. Helaas zijn deze hybridisatie gebaseerde, multiplex detectie platforms gebruiken multistep, ingewikkeld, en open-amplicon protocollen die significante opleiding en deskundigheid in de moleculaire technieken vereisen. De amplificatie microarray 30 is ontworpen om een aantal van deze microarray workflow en operationele problemen aan te pakken. De vereenvoudiging van vloeibare principes zijn aan te vullen, hybridiseren, en detecteren nucleïnezuur doelen binnen een enkele microfluïdische kamer. De gebruiker nucleïnezuur en amplificatie introduceert master mengen in een vloeibare kamer met een pipet en begint de thermische cycli protocol. Voor de batchverwerking methode hier getoond, zijn microarrays vervolgens gewassen in bulk oplossing, gedroogd, en afgebeeld. Deze studie toont de functionaliteit van een amplificatie microarray met een MDR-TB microarray test voor rpoB (30 mutaties), KATG (2 mutaties), inha (4 mutaties), rpsL (2 mutaties), embB (1 mutatie), IS1245, IS6110 en een interne amplificatie en hybridisatie controle. Ten minste een matched pair van microarray probes (wild-type (WT) en single-nucleotide mutant (MU)) is opgenomen voor elke mutatie van belang. Gezuiverde nucleïnezuren uit multiresistente M. tuberculose van de TDR Tuberculose Strain Bank 31. Gel element microarrays worden geproduceerd op glassubstraten door copolymerisatie hoofdzaak zoals elders 32 beschreven, behalve dat we 4% monomeer en 0,05 mM elke probe in de polymerizatie mengsel. Arrays zijn omgeven met een 50 ml pakking voor gebruik. Na thermische cycli, hybridisatie en wassen stappen, zijn versterking microarrays afgebeeld op een Akonni draagbare analyzer. -Achtergrond gecorrigeerde, geïntegreerde signaal intensiteiten worden verkregen uit de ruwe. Tif beelden met behulp van een vaste cirkel algoritme. Noise elk gel-element wordt berekend als drie maal de standaardafwijking van de lokale plek achtergronden. Gendoelstellingen worden doorgaans beschouwd detecteerbaar voor signaal-ruisverhouding (SNR)-waarden ≥ 3. Om de aanwezigheid of afwezigheid van een specifieke mutatie in elk gen of codon bepalen, wordt een discriminant verhouding berekend uit de SNR waarden (WT-MU) / (WT + MU). Discriminant verhoudingen <0 zijn indicatief voor een resistentie mutatie op de locus, terwijl verhoudingen> 0 zijn aanwijzingen voor de wild-type sequentie.
De omvang van multiplexing met een amplificatie microarray wordt uiteindelijk bepaald door de efficiëntie van multiplex asymmetrische PCR, niet de microarray. In onze ervaring, kan 10-12 unieke primer paren gemakkelijk worden multiplexfunctionaliteit een amplificatie microarray-formaat. Conventionele primer en probe ontwerpcriteria gelden derhalve nieuwe assays, behalve dat men moet ook potentiële interacties tussen oplossing-fase nucleïnezuren en microarray geïmmobiliseerde probes, het thermisch rendement van de th…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health (NIH) onder toekenning RC3 AI089106.
MDR-TB nucleïnezuren werden verstrekt door het Fonds / United Nations Development Programme / Wereldbank / World Health Organization speciale programma het Kinderfonds van de Verenigde Naties voor Onderzoek en Opleiding in Tropische Ziekten (TDR), Genève, Zwitserland.
Wij danken dr. Tom Shinnick van de Amerikaanse Centers for Disease Control en Prevention voor begeleiding op de specifieke genen en mutaties in de prototype-test op te nemen.
MDR-TB amplification microarrays, with applied gasket and pre-cut cover slips | Akonni Biosystems | Inquire | |
Multiplex PCR kit, containing 2X PCR buffer with HotStar Taq plus | Qiagen | #206143 | |
Taq polymerase | Qiagen | #201207 | |
RNAse-free water | Qiagen | #206143 | |
Formamide | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP227-500 | |
20 mg mL-1 non-acetlyated bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | #3B6917 | |
5X concentrated MDR-TB primer mix | Akonni Biosystems | Inquire | |
500 fg uL-1 amplification and inhibition control | Akonni Biosystems | Inquire | |
20X SSPE | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP1328-4 | |
Triton X-100 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #BP151-500 | |
Disinfecting Spray | Current Technologies, Inc. | #BRSPRAY128 | |
70% Isopropyl Alcohol | Decon Labs, Inc. | #8416 | |
Equipment | Company | Catalog Number | |
Microarray imager, with automated image and data analysis software | Akonni Biosystems | 100-20011 | |
Thermal cycler with flat block insert | Akonni Biosystems | 100-10021 | |
High-throughput wash station and slide holder | ArrayIt | HTW | |
Dissecting forceps | Thermo Fisher Scientific, Inc. | #10-300 | |
Mini Vortexer | VWR | #3365040 | |
Mini-centrifuge | VWR | #93000-196 | |
Airbrush Compressor Kit | Central Pneumatic | #95630 |