Oligonucleotide - 결합 형광등 Microspheres를 사용하여 복잡한 임상 및 환경 샘플에서 박테리아의 멀티 플렉스 감지
Summary
우리는 oligonucleotide 결합 형광 구슬을 사용하여 샘플 내에 미생물의 검출을위한 다양한 방법을 설명합니다. 샘플 내의 모든 생물에서 Amplicon는 프로브 결합 구슬의 패널에 hybridized입니다. Luminex 또는 바이오 플렉스 악기는 비드 타입과 하이브 리다이 제이션 신호를 각 비드를 쿼리하는 데 사용됩니다.
Abstract
세균성 vaginosis (BV)는 Gardnerella vaginalis에, Atopobium vaginae 포함한 세균 종의 숫자에 의해 지배 microbiota에 락토 – 지배와 다른 1-3에서 "정상적인"microbiota에 변화가 특징입니다 되풀이 polymicrobial 증후군이다. 이 조건은 HIV 취득 사를 포함하여 부정적인 건강 결과의 범위와 관련된이며, 그것은 임상 오 관리하기 어려울 수 있습니다. 또한, BV의 진단은 다양한 수치 기준 6,7에 대한 채점 아르 질 면봉 얼룩의 그램 얼룩의 사용에 의존하고 있습니다. 이 진단은 간단하고 저렴하고, 자원 제한 설정에 잘 적합하지만, 그것은 주관적인 해석에 관련된하고 질 microbiota 8 구성에 대한 자세한 프로파일을 제공하지 않는 문제를 고생하실 수 있습니다. 최근 깊은 순서 노력과 함께 풍부하고 다양한 질 microbiota 감을 잡을수있다BV 11,12의 분자 진단에 대한 잠재적인 공격 대상 숫자의 식별 결과가 정상 9,10 간주됩니다 그 개인에 비해 BV 진단 아르 개인에서 가져온 샘플 사이의 명확한 차이. 이러한 연구는 유용한 정보의 부를 제공하지만, 깊은 시퀀싱 아직 임상 설정에서 진단 방법으로 실용적되지 않습니다. 우리는 최근 빠르게 Luminex 플랫폼 13 감지 oligonucleotide – 결합 형광 구슬을 사용하여 멀티 플렉스 형식으로 질 microbiota를 프로 파일링하는 방법을 설명합니다. 이 방법은, 현재 그램 얼룩 기반의 방법처럼 신속하고 간단하지만 프로브 디자인 연구 순서에서 발생하는 분자 지식을 악용의 추가 이점을 추가합니다. 이 방법은 따라서 높은 특이성과 민감도 광고와 BV를 진단하는 데 사용할 수있는 질 면봉에 존재하는 주요 미생물을 프로파일하는 방법을 제공한다세미 양적 및 빠른 방법으로 종의 존재와 풍부한에 대한 추가 정보를 제공하면서 그램 얼룩이 ared. 이 멀티 플렉스 방식은 물론 현재 단일 샘플 14 5 ~ 6 가지 assays 제한됩니다 특히 생물에 대한 현재의 양적 PCR의 assays의 시야 밖으로 확장됩니다. 중요한 것은 방법이 질 면봉에 박테리아의 검출에 국한되지 않고 쉽게 빠르게 관심 거의 모든 미생물 커뮤니티의 프로필에 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 최근 폐수 처리 공장에 사용하기 위해 진단 도구의 개발이 방법론을 적용하기 시작했다.
Protocol
Discussion
신호 생성의 특이성은 매우 중요합니다, 당신은 신호가 진정되는 유기체에서 발생 amplicon의 검출을 반영 관찰 확신해야합니다. 이러한 PrimerPlex (프리미어 Biosoft)와 같은 소프트웨어는 효율적으로 잡종을 것입니다 프로브를 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다,하지만 그들은 나 이외의 대상 종에 간 잡종 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 범용 PCR primers의이 프로토콜에 설명된대로 사용하면 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 분석 개발이 원고에 대한 비판적 의견과 관련하여 도움이 알베르토 Severini과 바네사 Goleski 감사드립니다. 이 작품은 캐나다의 보건 기관 및 산업 연구 지원 프로그램 (캐나다 국립 연구위원회)에 의해 재정 지원되었다. 추가 지원은 서스캐처원 출판물 기금의 대학에서 얻은 것입니다.
Materials
| Oligonucleotide name | Company | Sequence1 |
| H279BP | Invitrogen, IDT, or other | Biotin-OEFOGAIIIIGCIGGIGAYGGIACIACIAC |
| H280 | YKIYKITCICCRAAICCIGGIGCYTT | |
| H1612BP | Biotin-OEFOGAIIIIGCIGGYGACGGYACSACSAC | |
| H1613 | CGRCGRTCRCCGAAGCCSGGIGCCTT | |
| 1O, phosphorothioate-C; E, phosphorothioate-G; F, phosphorothioate-A; I, inosine; Y, C or T; R, A or G; K, T or G; S, C or G. | ||
Table 1. Sequences of the modified oligonucleotides for universal cpn60 PCR.
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| 1-Ethyl-3-(3-dimethylamiopropyl) carbodiimide HCl (EDC) | Pierce | 22980 | |
| Fluorescent polystyrene beads: MicroPlex Microspheres (Luminex), or Bio-Plex COOH Bead (Bio-Rad) | Luminex or Bio-Rad | Bio-Rad: 171-506xxx where xxx corresponds to the bead identifier | Magnetic beads are becoming available for oligonucleotide coupling and may offer certain advantages. Have not been tried by these authors. |
| Capture oligonucleotides (5′ amino C12 modified) | Invitrogen, IDT, or other | various | Desalted purity level is acceptable. Sequences of the capture probes used to characterize vaginal swabs are provided in the manuscript on which this protocol is based13. |
| T7 exonuclease | New England Biolabs | M0263S | |
| Streptavidin-R-phycoerythrin (SA-PE) | Invitrogen | S-866 | Be careful to obtain high purity SA-PE; this catalog number is recommended |
| Thermowell 96 well PCR plates | Fisher | CS006509 | fit into both 96-well thermocycler and BioPlex machine |
| Thermowell sealing mat | Fisher | CS006555 | Can be re-used; wash with soapy water, rinse well, and dry |
| 5M TMAC | Sigma | T3411 | |
| Bio-Plex or Luminex instrument | Bio-Rad or Luminex | Bio-Rad : 171-000201 | |
| PrimerPlex software for probe design | Premier Biosoft | www.premierbiosoft.com | Suggested for Luminex probe design, although other software platforms may be used |
Table 2. Specific reagents and equipment.
| component | μl/assay | μl/100 assays | final concentration |
| 10x PCR buffer (Invitrogen) | 5 | 500 | 1x |
| 50 mM MgCl2 (Invitrogen) | 2.5 | 250 | 2.5 mM |
| 10 mM dNTP | 1 | 100 | 0.2 mM each |
| H279BP, 25 μM | 0.25 | 25 | 375 nM |
| H1612BP, 25 μM | 0.75 | 75 | 125 nM |
| H280, 25 μM | 0.25 | 25 | 375 nM |
| H1613, 25 μM | 0.75 | 75 | 125 nM |
| Water | 34 | 3400 | — |
| Totals | 44.5 | 4450 |
Table 3. Suggested mixtures for PCR with modified cpn60 UT primers (Table 1). The assay is set up for 5 μl of template DNA and 0.5 μl (2.5U) of Taq DNA polymerase (Invitrogen). Normally large volumes are prepared (e.g. sufficient for 100 assays) and stored at -20°C.
References
- Hale, L. P., Swidsinski, A., Mendling, W. Bacteria associated with bacterial vaginosis. N. Engl. J. Med. 354, 202-203 (2006).
- Hay, P. Life in the littoral zone: lactobacilli losing the plot. Sex. Transm. Infect. 81, 100-102 (2005).
- Morris, M., Nicoll, A., Simms, I., Wilson, J., Catchpole, M. Bacterial vaginosis: a public health review. Brit. J. Obstet. Gynecol. 108, 439-450 (2001).
- Myer, L., Kuhn, L., Stein, Z. A., Wright, T. C., Denny, L. Intravaginal practices, bacterial vaginosis, and women’s susceptibility to HIV infection: epidemiological evidence and biological mechanisms. Lancet. Infect. Dis. 5, 786-794 (2005).
- Wilson, J. Managing recurrent bacterial vaginosis. Sex. Transm. Infect. 80, 8-11 (2004).
- Nugent, R. P., Krohn, M. A., Hillier, S. L. Reliability of diagnosing bacterial vaginosis is improved by a standardized method of gram stain interpretation. J. Clin. Microbiol. 29, 297-301 (1991).
- Ison, C. A., Hay, P. E. Validation of a simplified grading of Gram stained vaginal smears for use in genitourinary medicine clinics. Sex. Transm. Infect. 78, 413-415 (2002).
- Money, D. The laboratory diagnosis of bacterial vaginosis. Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 16, 77-79 (2005).
- Schellenberg, J. Pyrosequencing of the chaperonin-60 universal target as a tool for determining microbial community composition. Appl. Environ. Microbiol. 75, 2889-2898 (2009).
- Spear, G. T. Comparison of the diversity of the vaginal microbiota in HIV-infected and HIV-uninfected women with or without bacterial vaginosis. J. Infect. Dis. 198, 1131-1140 (2008).
- Brotman, R. M., Ravel, J. Ready or not: the molecular diagnosis of bacterial vaginosis. Clin. Infect. Dis. 47, 44-46 (2008).
- Fredricks, D. N., Fiedler, T. L., Marrazzo, J. M. Molecular identification of bacteria associated with bacterial vaginosis. N. Engl. J. Med. 353, 1899-1911 (2005).
- Dumonceaux, T. J. Multiplex detection of bacteria associated with normal microbiota and with bacterial vaginosis in vaginal swabs by use of oligonucleotide-coupled fluorescent microspheres. J. Clin. Microbiol. 47, 4067-4077 (2009).
- Molenkamp, R., van der Ham, A., Schinkel, J., Beld, M. Simultaneous detection of five different DNA targets by real-time Taqman PCR using the Roche LightCycler480: Application in viral molecular diagnostics. J. Virol. Meth. 141, 205-211 (2007).
- Nikiforov, T. T., Rendle, R. B., Kotewicz, M. L., Rogers, Y. H. The use of phosphorothioate primers and exonuclease hydrolysis for the preparation of single-stranded PCR products and their detection by solid-phase hybridization. PCR. Methods. Appl. 3, 285-291 (1994).
- Hill, J. E., Penny, S. L., Crowell, K. G., Goh, S. H., Hemmingsen, S. M. cpnDB: A Chaperonin Sequence Database. Genome. Res. 14, 1669-1675 (2004).
- Bradshaw, C. S. The association of Atopobium vaginae and Gardnerella vaginalis with bacterial vaginosis and recurrence after oral metronidazole therapy. J. Infect. Dis. 194, 828-836 (2006).
- Dumonceaux, T. J. Enumeration of specific bacterial populations in complex intestinal communities using quantitative PCR based on the chaperonin-60 target. J. Microbiol. Meth. 64, 46-62 (2006).
