העסקת דיגיטלי אגל PCR לזיהוי מוטציות V600E BRAF בשורות תאי ההפניה תקן קבוע פורמלין מוטבע-פרפין
Summary
המטרה של הווידאו הזה היא להדגים כיצד לבצע מיצוי DNA אוטומטי מהקווים קבוע פורמלין מוטבע פרפין התייחסות (FFPE) סטנדרטיים תא וניתוח אגל דיגיטלי PCR (ddPCR) כדי לזהות מוטציות נדירות בסביבה קלינית. זיהוי מוטציות בדגימות FFPE מדגים את התועלת הקלינית של ddPCR בדגימות FFPE.
Abstract
ddPCR is a highly sensitive PCR method that utilizes a water-oil emulsion system. Using a droplet generator, an extracted nucleic acid sample is partitioned into ~20,000 nano-sized, water-in-oil droplets, and PCR amplification occurs in individual droplets. The ddPCR approach is in identifying sequence mutations, copy number alterations, and select structural rearrangements involving targeted genes. Here, we demonstrate the use of ddPCR as a powerful technique for precisely quantitating rare BRAF V600E mutations in FFPE reference standard cell lines, which is helpful in identifying individuals with cancer. In conclusion, ddPCR technique offers the potential to precisely profile the specific rare mutations in different genes in various types of FFPE samples.
Introduction
ההצטברות של מוטציות גנטיות בגנים רגולטורי מפתח משנה תיכנות תא נורמליות כמו התפשטות תאים, התמיינות, והישרדות, שמוביל לסרטן 1. מסלול קינאז RAS-RAF-MAP מתווך תגובות הסלולר לאותות צמיחה. מוטציות הסרטניות BRAF יכולות לנבוע ממוטציות נהג בגן BRAF, שעלול לגרום לBRAF oncoprotein להפוך פעיל יתר על המידה 2. מוטציות בגן BRAF גם לגרום לאיתות במורד הזרם פעיל יתר על המידה באמצעות MEK וERK 3, אשר, בתורו, מוביל לצמיחת תאים מופרזת והפצה עצמאית של רגולציה בתיווך גורם גדילת 4-6.
מספר כלים זמינים לפרופיל המוטציה בדנ"א, כגון מוטציות V600E BRAF כמותית בזמן אמת ב, קווים קבוע פורמלין מוטבע פרפין התייחסות (FFPE) סטנדרטיים תא על ידי ddPCR. ddPCR היא שיטת PCR מבוסס לכימות מוחלטתמציע דיוק גבוה יותר בהשוואה לזמן האמיתי קונבנציונלי PCR (qPCR) 7,8. ddPCR מספק גם גבוה יותר פתרון כוח ודיוק לגילוי מוטציות נדירות בתבניות DNA, המאפשר חקר סרטן יותר אינפורמטיבי ואבחון 9. יתרונות נוספים של ddPCR על qPCR הקונבנציונלי כוללים רגישות משופרת שלה ודיוק כאשר לומדים מספרי עותק תבנית נמוכה 10-12. במסמך זה, באופן אוטומטי לפרוטוקול חילוץ DNA מהקווים התייחסות FFPE סטנדרטי תא, ואחרי קביעת קיומו או העדרו של מוטציות BRAF V600E ידי ddPCR הוא הוכיח. השימוש בתוכנה לניתוח נתונים וייצוג גרפי של התוצאות גם מתואר. כל ההליך הוא פשוט יחסית ולגמרי תלוי במספר הדגימות שצדודית ומספר מכונות PCR וddPCR קונבנציונליים זמין.
הפרוטוקול הבא מתאר נהלים סטנדרטיים לBR קווי AF-V600E חיובי התייחסות FFPE סטנדרטי תא (HD598, HD593, HD617, HD273 וwildtype (WT)) מתבצע במכשיר אוטומטי לחלוטין באמצעות פרוטוקול רקמות הכנת המערכת (תב"ע). בהמשך לכך, דגימות DNA מבודדות מנותחות לנוכחות מוטציות BRAF V600E באמצעות מערכת ddPCR. ניתוח מוטציה ממוקד מתבצע לאחר כל הדגימות כבר צדודית ונתונים כבר נטענו לתוך תוכנת ניתוח נתונים. תלוי במספר דגימות / קבוצות למדו, ניתוח נתונים עשוי לדרוש מאחד לכמה שעות. הרכיב הניסיוני של המתודולוגיה דורש דיוק בטיפול ב- DNA ובית דגן מטפטף וPipettors, וידאו חינוך מדע יופיטר להסביר יותר על אודות ההקשר של pipetting "> pipetting לתוך 96 צלחות גם, תוך ניתוח נתונים נעשה באמצעות תוכנה.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאן, אנו מדגישים את תחולתו של ddPCR ובידוד DNA מדגימות שורת תאים סטנדרטי התייחסות FFPE להערכת מוטציה הגנטית ספציפית. במחקר זה, שיטת בידוד תב"ע האוטומטית DNA משמשת שניתן להתאים בקלות, אוטומטי, ויכולה להכיל עד 48 מדגמים שונים בו זמנית, מה שמאפשר לניסויים בקנה מידה גדולים יותר …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי תכנית המחקר ופיתוח לחברה של קרן המחקר הלאומית (NRF), ממומנת על ידי משרד המדע, טכנולוגיות מידע ותקשורת ותכנון עתידי (מענק מס '2013M3C8A1075908).
Materials
| Hamilton MICROLAB STARlet IVD instrument | Siemens | 10701001 | Automated DNA isolation instrument |
| QX200 Droplet Generator | Bio-Rad | 772BR1119 | |
| QX200 Droplet Reader | Bio-Rad | 771BR1497 | |
| Conventional PCR machine capable of ramp-time adjustment | 621BR17718 | ||
| PX1 PCR plate sealer | Bio-Rad | 770BR1575 | |
| QuantaSoft software | Bio-Rad | ||
| DNA isolation kit | |||
| VERSANT Tissue Preparation Reagents Box 1 | Siemens | 10632398 | |
| VERSANT Tissue Preparation Reagents Box 1 | Siemens | 10632399 | |
| CO-RE tips | Siemens | ||
| ddPCR mutation analysis | |||
| ddPCR Supermix | Bio-Rad | BR186-3010 | 2X concentration |
| DG8 cartridge | Bio-Rad | BR186-4008 | |
| Droplet Generator oil | Bio-Rad | BR-186-3005 | |
| Gasket | Bio-Rad | BR186-3006 | |
| Droplet reader oil | Bio-Rad | BR-186-3004 |
References
- Vogelstein, B., et al. Genetic alterations during colorectal-tumor development. The New England journal of medicine. 319, 525-532 (1988).
- Davies, H., et al. Mutations of the BRAF gene in human cancer. Nature. 417, 949-954 (2002).
- Solit, D. B., et al. BRAF mutation predicts sensitivity to MEK inhibition. Nature. 439, 358-362 (2006).
- Wong, K. K. Recent developments in anti-cancer agents targeting the Ras/Raf/ MEK/ERK pathway. Recent patents on anti-cancer drug discovery. 4, 28-35 (2009).
- Brose, M. S., et al. BRAF and RAS mutations in human lung cancer and melanoma. Cancer research. 62, 6997-7000 (2002).
- Wang, L., et al. BRAF mutations in colon cancer are not likely attributable to defective DNA mismatch repair. Cancer research. 63, 5209-5212 (2003).
- Hindson, B. J., et al. High-Throughput Droplet Digital PCR System for Absolute Quantitation of DNA Copy Number. Anal Chem. 83, 8604-8610 (1021).
- Pinheiro, L. B., et al. Evaluation of a Droplet Digital Polymerase Chain Reaction Format for DNA Copy Number Quantification. Anal Chem. 84, 1003-1011 (1021).
- Jones, M., et al. Low copy target detection by Droplet Digital PCR through application of a novel open access bioinformatic pipeline, ‘definetherain’. Journal of virological methods. 202, 46-53 (2014).
- Strain, M. C., et al. Highly precise measurement of HIV DNA by droplet digital PCR. PloS one. 8, e55943 (2013).
- Miotke, L., Lau, B. T., Rumma, R. T., Ji, H. P. High sensitivity detection and quantitation of DNA copy number and single nucleotide variants with single color droplet digital PCR. Anal Chem. 86, 2618-2624 (2014).
- Bizouarn, F. Clinical applications using digital PCR. Methods in molecular biology. 1160, 189-214 (2014).
- McDermott, G. P., et al. Multiplexed target detection using DNA-binding dye chemistry in droplet digital PCR. Anal Chem. 85, 11619-11627 (2013).
- Milbury, C. A., et al. Determining lower limits of detection of digital PCR assays for cancer-related gene mutations. Biomolecular detection and quantification. 1, 8-22 (2014).
- Zhu, G., et al. Highly Sensitive Droplet Digital PCR Method for Detection of EGFR Activating Mutations in Plasma Cell-Free DNA from Patients with Advanced Non-Small Cell Lung Cancer. The Journal of molecular diagnostics: JMD. , (2015).
- Fan, H., Gulley, M. L. DNA extraction from paraffin-embedded tissues. Methods in molecular medicine. 49, 1-4 (2001).
- Nadauld, L., et al. Quantitative and Sensitive Detection of Cancer Genome Amplifications from Formalin Fixed Paraffin Embedded Tumors with Droplet Digital PCR. Translational medicine. 2, (2012).
