Klinik kohort çalışmaları çoğaltılmış Genotipleme ve kütle spektrometresi ile test aday gen
Summary
Genetik varyantların karmaşık insan hastalığa katkıda kimliği roman mekanizmalar belirlemek için bize izin verir. Burada, biz aday genler veya kapsamı düşük maliyetle en üst düzeye çıkarır ve kohort-esaslı çalışmalar için mükellef gen yolu çözümlemesi için bir multiplex Genotipleme yaklaşım göstermektedir.
Abstract
Karmaşık hastalıklar genellikle hastalığı duyarlılık katkıda birden çok ortak genetik varyantların tarafından desteklenen. Burada, gen yolu kurum içinde klinik tabur araştırmak için kütle spektrometresi ile çoğaltılmış Genotipleme tahlil kullanarak bir düşük maliyetli etiket tek nükleotit polimorfizmi (SNP) yaklaşım tarif. Örnek olarak gıda Anti aday locus Interleukin13 (IL13) araştırıyoruz. Bu yöntem etkili bir şekilde kapsama bir bölge içinde paylaşılan bağlantı dengesizliği (LD) yararlanarak en üst düzeye çıkarır. Seçili LD SNPs sonra çoğaltılmış bir tahlil içine aynı anda, çözümlenmesi 40 farklı SNPs etkinleştirme maliyet-etkililik artırılması tasarlanmıştır. Polimeraz zincir tepkimesi (PCR) Tek nükleotid uzantısı tarafından takip hedef loci yükseltmek için kullanılır ve amplicons sonra matris yardımlı Lazer Desorpsiyon/iyonlaşma-saati flight(MALDI-TOF) kütle spektrometresi kullanılarak ölçülür. Ham çıktı kalite kontrol mekanizması uygulamaktayız tanımları ve kesintileri, kullanarak yazılım, arama genotip ile analiz edilir ve yüksek olasılık genotip tespit ve veri analizi için çıkış.
Introduction
İnsan karmaşık hastalığında genetik varyantların hastalığı duyarlılık katkıda bulunmak ve bu çeşitleri miktarının yüksek riskli hasta grupları ve tedavi cevaplama tanımlama anlayış Escherichia türleri için yararlı olabilir. Gerçekten de, Allah’ın hassas tıp hasta alt gruplar1tanımlamak için genomik bilgi kullanan üzerine bağlıdır. Ne yazık ki, nereye hastalığı fenotipleri önemli genetik heterojenite, düşük alellerle ve değişken expressivity tarafından desteklenen, karmaşık hastalık biyoloji alanlarında kohort boyutu roman tanımlamak genom çapında yaklaşımlar için gereksinimleri adayların çoğu kez aşırı derecede büyük2. Alternatif olarak, bir hedef aday gen yaklaşım belirli genler/yolları hastalığı nedenleri3hakkında bir priori bir hipotez ile başlar. Yolu analiz araçları keşfedilmeyi çok sayıda aday yolları üreten bir tanımlanan hedef loci Patofizyoloji araştırmak için yaygın olarak kullanılır. Biz burada onlarca yüzlerce insan kohort çalışmaları4‘ e uygun bir tahlil ile SNPs incelenmesi için izin veren bir çoğaltılmış Genotipleme yaklaşım göstermektedir. Bu nispeten yüksek aracılığıyla-yüzlerce Roman keşif çalışmaları için genotyped olmak için DNA örnekleri binlerce ve belirli yolları incelenmesi için izin yerine, yaklaşımdır. Burada özetlenen yöntemleri nispeten hızlı ve ucuz bir şekilde tanımlayıcı risk alelleri ve klinik özellikleri ile dernekler için yararlıdır. Bu platform mikrobiyal enfeksiyon7 ve insan papilloma virüsü8için eleme ve tanılama amacıyla5,6ve son zamanlarda, daha fazlası için çok avantajlı oldu.
Bu iletişim kuralı için soruşturma, yanigen kümesi yelpazesi ile başlar., genellikle edebiyat arama veya bir priori hipotezler hastalık süreci; katılımı için belirlenen hedef bölgeleri ya da belki de bir keşif genom çapında Derneği (GWA) çalışmanın önde gelen dernek olarak çoğaltma için seçilmiş. Gen kümesinden araştırmacı etiketi SNPs rafine bir listesini seçer. Diğer bir deyişle, bağlantı dengesizliği (LD) veya türevleri bölge arasında korelasyon SNPs yüksek LD, bir haplogrubundan bilinen bir grup için bir temsilci ‘Etiket SNP’ tanımlamak için kullanılır. Bölgenin yüksek LD Genotipleme bir SNP haplogrubundan tüm SNPs, varyasyon temsil etmek yeterli olacak SNPs kez birlikte devralınacağı anlamına gelir. Alternatif olarak, Eğer çok sayıda bölgelerden, e.gSNPs kesin listesini takip., çoğaltma bir GWA çalışma için bu işlemi gereksiz olabilir. Çoğaltılmış Genotipleme için bir tahlil sonra bu hedefler öyle ki kitle bu uzantısı astar için farklı amplifikasyon astar vardır ve yorumlanabilir üretmek için ürünler spectra kitle tasarlanması gerekir. Bu parametreler bir çoğaltılmış Genotipleme tahlil tasarım aracı tarafından kolayca uygulanabilir. Bu tasarım ileriye ve geriye doğru astar faiz işaretleri hedef ve SNP içeren sıra yükseltmek için kullanılır. Uzantısı astar doğrudan SNPs proksimal iliştirin ve SNP için tamamlayıcı bir tek, kitle-modified, ‘Terminatör’ tabanı eklenir. Sonlandırıcı Bankası daha fazla DNA’ın uzantısı engeller. Kütle spektrometresi tarafından algılanması için tek bir Bankası tarafından farklı parçaları Bankası kütle değişimini sağlar. Genotipleme Kimya içeren plaka sonra bir çip bir kütle spektrometresi platformda ölçüm için uygulanır. Uygun kalite kontrol sistem tarafından algılanan ham Genotipleme aramaları uygulandıktan sonra veri ihraç ve hastalık fenotipleri ile ilişkisi için sınamak için istatistiksel analiz için kullanılan.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, kütle spektrometresi kullanılarak çoğaltılmış Genotipleme yöntemi göstermektedir. Temsilcisi sonuçları PCR MALDI-TOF Kütle spektrometresi4 tahlil kimya ile Malzemeler tablo13‘ te listelenen ile eşleştirilmiş kullanarak oluşturulan. Bu platformla Laboratuarı ‘ 1,255 bireyler için 40 h içinde 9 SNPs üzerinde 11,295 genotip toplam oluşturulan.
Biz genetik hipotezler üretme ve bir keşif klinik kohort ph…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar hiçbir katkıda bulunanlar var.
Materials
| Genomic DNA | – | – | 1 μL at a concentration of 5-10 ng/μL |
| Primers: forward and reverse amplification and extension | IDT | – | see manuscript section 1.2.1 on design of primers |
| Deionized water | E.g. Milli-Q water | – | deionized with 18.2 MΩ.cm resistivity |
| Genotyping reagent kit. iPLEX Gold Chemistry reagent set | Agena Bioscience | #10148-2 | includes all reagents for reactions in 2.2.1, 2.3.1 and 2.4.2 , chip and resin |
| PCR plates (384-well) | Abgene | #ABGAB-1384 | For the MassARRAY system plates by Abgene are compatible |
| Micropipettes | single and 8-channel | ||
| Centrifuge | compatible with 384-well plates | ||
| Thermocycler | compatible with PCR programs as detailed in 2.2.4, 2.3.2 and 2.4.3 | ||
| Dimple resin plate | Agena Bioscience | 6mg, 384-well | |
| Plate rotator | |||
| MassARRAY Analyzer 4 System | Agena Biosciences | MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization – time of flight) Mass Spectrometer. | |
| RS1000 Nanodispenser | Agena Biosciences | ||
| Assay Design Suite | Agena Biosciences | Tool used to design the multiplex genotyping assays | |
| Hot Start Taq | DNA polymerase enzyme | ||
| Resin | Agena Biosciences | Supplied with iPLEX kit |
References
- Aronson, S. J., Rehm, H. L. Building the foundation for genomics in precision medicine. Nature. 526 (7573), 336-342 (2015).
- Ball, R. D. Designing a GWAS: power, sample size, and data structure. Genome-Wide Association Studies and Genomic Prediction. , 37-98 (2013).
- Kwon, J. M., Goate, A. M. The candidate gene approach. Alcohol research and health. 24 (3), 164-168 (2000).
- Oeth, P., Mistro, G. D., Marnellos, G., Shi, T., van den Boom, D. Qualitative and quantitative genotyping using single base primer extension coupled with matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MassARRAY). Single Nucleotide Polymorphisms: Methods and Protocols. , 307-343 (2009).
- Pusch, W., Kostrzewa, M. Application of MALDI-TOF mass spectrometry in screening and diagnostic research. Current pharmaceutical design. 11 (20), 2577-2591 (2005).
- Su, K. Y., et al. Pretreatment epidermal growth factor receptor (EGFR) T790M mutation predicts shorter EGFR tyrosine kinase inhibitor response duration in patients with non-small-cell lung cancer. Journal of clinical oncology. 30 (4), 433-440 (2012).
- Singhal, N., Kumar, M., Kanaujia, P. K., Virdi, J. S. MALDI-TOF mass spectrometry: an emerging technology for microbial identification and diagnosis. Frontiers in microbiology. 6, 791 (2015).
- Cricca, M., et al. High-throughput genotyping of high-risk Human Papillomavirus by MALDI-TOF Mass Spectrometry-based method. New Microbiologica. 38 (2), 211-223 (2015).
- Ashley, S., et al. Genetic Variation at the Th2 Immune Gene IL13 is Associated with IgE-mediated Paediatric Food Allergy. Clinical & Experimental Allergy. 47 (8), 1032-1037 (2017).
- Bousman, C. A., et al. Effects of NRG1 and DAOA genetic variation on transition to psychosis in individuals at ultra-high risk for psychosis. Translational psychiatry. 3 (4), e251 (2013).
- Moffatt, M. F., et al. A large-scale, consortium-based genomewide association study of asthma. New England Journal of Medicine. 363 (13), 1211-1221 (2010).
- Granada, M., et al. A genome-wide association study of plasma total IgE concentrations in the Framingham Heart Study. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 129 (3), 840-845 (2012).
- Oeth, P., et al. iPLEX assay: Increased plexing efficiency and flexibility for MassARRAY system through single base primer extension with mass-modified terminators. Sequenom application note. 27, (2005).
- Ellis, J. A., Ong, B. The MassARRAY System for Targeted SNP Genotyping. Genotyping: Methods and Protocols. , 77-94 (2017).
- Johnson, A. D., et al. SNAP: A web-based tool for identification and annotation of proxy SNPs using HapMap. Bioinformatics. 24 (24), 2938-2939 (2008).
