고분해능 용융 분석을 이용한 CALR 유전자의 유전적 변이체 검출
Summary
고해상도 용융 분석(HRM)은 유전적 이체 검출을 위한 민감하고 신속한 솔루션입니다. 그것은 이발 곡선의 모양을 변경 하는 heteroduplexes 귀착되는 시퀀스 차이에 따라 달라 집니다. HRM 및 아가로즈 젤 전기전도를 빗질함으로써, 인델과 같은 유전적 변이체의 상이한 유형을 확인할 수 있다.
Abstract
고해상도 용융 분석(HRM)은 유전화 및 유전적 변이 스캐닝을 위한 강력한 방법입니다. 대부분의 HRM 응용 프로그램은 서열 차이를 감지하는 DNA 염료를 포화시키고 용융 곡선의 모양을 변경하는 이테로두플렉스에 의존합니다. 우수한 계측기 해상도와 특수 데이터 분석 소프트웨어는 변형 또는 유전자형을 식별하는 작은 용융 곡선 차이를 식별하는 데 필요합니다. 다양한 주파수를 가진 유전 이체의 다른 모형은 특정 질병을 가진 환자를 위해 특정한 유전자에서 관찰될 수 있습니다, 특히 암 및 필라델피아 염색체-음성 골수증성 신생물을 가진 환자에 있는 CALR 유전자에서. 관심 유전자의 단일 뉴클레오티드 변화, 삽입 및/또는 삭제(indels)는 HRM 분석에 의해 검출될 수 있다. 유전 이체의 다른 모형의 확인은 주로 qPCR HRM 분석에서 사용된 통제에 근거를 두릅니다. 그러나 제품 길이가 증가함에 따라 야생형곡선과 이종조곡선의 차이가 작아지고 유전적 변이체의 유형이 결정되기 가 더 어려워진다. 따라서, 인델이 관심 있는 유전자에서 예상되는 널리 퍼진 유전적 이체인 경우, 아가로즈 겔 전기포진과 같은 추가 방법이 HRM 결과의 해명에 사용될 수 있다. 경우에 따라 표준 Sanger 시퀀싱에 의해 결정적인 결과를 다시 검사/다시 진단해야 합니다. 이 회고 연구에서, 우리는 MPN을 가진 JAK2 V617F 음성 환자에 방법을 적용했습니다.
Introduction
calreticulin유전자(CALR)의체세포 유전 변이체는 2013년에 필수 혈전세포증 및 1차 골수혈증과같은 골수증성 신생물(MPN)을 가진 환자에서1,2를인식하였다. 그 이후로 CALR 유전자에 있는 50개 이상의 유전 변이체가 발견되어 +1(−1+2) 프레임 시프트3을유도합니다. 가장 빈번한 CALR 유전변이체 는 52bp 삭제(NM_004343.3(CALR):c.1099_1150del52, p.(Leu367Thrfs*46)) 및 타입-1 돌연변이라고도 하며, 5bp 삽입(NM_004343.3(CALR):c.1154_1155insTTGTC, p.(lys385Asnfs*47))라고도 합니다. 이 2개의 유전 이체는 모든 CALR 유전 이체의 80%를 나타냅니다. 다른 것들은 야생형 CALR4에가까운 α 나선의 보존에 기초한 알고리즘을 사용하여 유형 1-like 또는 유형 2-와 같은 유형으로 분류되었습니다. 여기서, 우리는 CALR 유전이체 검출을 위한 고민감하고 신속한 방법 중 하나인 고해상도 용융 분석 방법(HRM)을 제시한다. 이 방법은 CALR 돌연변이5의대다수를 나타내는 타입-1 및 타입-2 유전 이체의 급속한 검출을 가능하게 합니다. HRM은 1997년 V 라이덴6의돌연변이를 검출하는 도구로 실시간 »폴리머라제 연쇄 반응«(qPCR)과 함께 도입되었다. 황금 표준 기술을 나타내는 Sanger 시퀀싱과 비교하여 HRM은 보다 민감하고 덜 구체적인 방법5입니다. HRM 방법은 비용 이점5를가진 많은 수의 샘플을 신속하게 분석할 수 있는 좋은 스크리닝 방법입니다. 형광염의 존재에서 수행되는 간단한 PCR 방법이며 특정 기술이 필요하지 않습니다. 또 다른 이점은 절차 자체가 HRM 시술7후 전기전도 또는 Sanger 시퀀싱시퀀싱시료를 재사용할 수 있는 분석된 샘플을 손상시키거나 파괴하지 않는다는 것입니다. 유일한 단점은 때때로 결과를 해석하기 어렵다는 것입니다. 또한, HRM은 비형 1 또는 타입-2 돌연변이8을가진 환자에서 정확한 돌연변이를 검출하지 않습니다. 이러한 환자에서, Sanger 시퀀싱을 수행해야한다(도 1).
HRM은 이중 좌초 된 DNA (dsDNA)에 통합되는 포화 DNA 형광 염료의 존재에서 특정 DNA 영역의 증폭에 기초한다. 형광 염료는 dsDNA에 통합 될 때 빛을 방출합니다. 온도가 점진적으로 증가한 후 dsDNA는 단일 좌초 된 DNA로 분해되어 용융 곡선에서 형광 강도가 급격히 감소함에 따라 감지 될 수 있습니다. 용융 곡선의 모양은 돌연변이를 검출하는 데 사용되는 DNA 서열에 따라 달라집니다. 시료의 용융 곡선은 알려진 돌연변이 또는 야생 형 CALR의 용융 곡선과 비교됩니다. 뚜렷한 용융 곡선은 비타입 1 또는 유형 29인다른 돌연변이를 나타낸다.
HRM, 아가로즈 겔 전기포진 및 시퀀싱방법(도 1)에의한 CALR 유전자내체 유전적 이체 검출을 위한 알고리즘은10일전에 발표된 회고전 연구에서 사용되고 검증되었다.
Protocol
Representative Results
Discussion
DNA의 고해상도 용융은 유전화 및 유전 적 변이체 스캐닝14에대한 간단한 솔루션이다. 그것은 용융 곡선의 모양을 변경 하는 heteroduplexes 귀착되는 시퀀스 차이에 따라 달라 집니다. 다양한 주파수를 가진 유전이체의 상이한유형은 암1, 2,15,16,10을가진 환자의 특정 집단에 대한 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 전문 혈액학 연구소, 혈액학학과, 내과, 대학 의료 센터 류블랴나의 모든 학술 전문가와 직원에게 감사드립니다.
Materials
| E-Gel EX 4% Agarose | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | G401004 | |
| Fuorometer 3.0 QUBIT | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | Q33216 | |
| Invitrogen E-Gel iBase and E-Gel Safe Imager Combo Kit | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | G6465EU | |
| MeltDoctor HRM MasterMix 2X | Applied Biosystem, Thermo Fischer Scientific | 4415440 | Components: AmpliTaqGold 360 DNA Polymerase, MeltDoctor trade HRM dye, dNTP blend including dUTP, Magnesium salts and other buffer components, precisely formulated to obtain optimal HRM results |
| MicroAmp Fast 96-well Reaction Plate (0.1 mL) | Applied Biosystems, Thermo Fischer Scientific | 4346907 | |
| MicroAmp Optical adhesive film | Applied Biosystems, Thermo Fischer Scientific | 4311971 | |
| NuGenius | Syngene | NG-1045 | Gel documentation systems |
| Primer CALRex9 Forward | Eurofins Genomics | Sequence: 5'GGCAAGGCCCTGAGGTGT'3 (High-Purity, Salt-Free) | |
| Primer CALRex9 Reverse | Eurofins Genomics | Sequence: 5'GGCCTCAGTCCAGCCCTG'3 (High-Purity, Salt-Free) | |
| QIAamp DNA Mini Kit | QIAGEN | 51306 | DNA isolation kit with the buffer for DNA dilution. |
| Qubit Assay Tubes | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | Q32856 | |
| QUBIT dsDNA HS assay | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | Q32854 | |
| Trackit 100bp DNA Ladder | Invitrogen, Thermo Fischer Scientific | 10488058 | Ladder consists of 13 individual fragments with the reference bands at 2000, 1500, and 600 bp. |
| ViiA7 Real-Time PCR System | Applied Biosystems, Thermo Fischer Scientific | 4453534 | |
| Water nuclease free | VWR, Life Science | 436912C | RNase, DNase and Protease free water |
References
- Nangalia, J., et al. Somatic CALR mutations in myeloproliferative neoplasms with nonmutated JAK2. New England Journal of Medicine. 369, 2391-2405 (2013).
- Klampfl, T., et al. Somatic mutations of calreticulin in myeloproliferative neoplasms. New England Journal of Medicine. 369, 2379-2390 (2013).
- Vainchenker, W., Kralovics, R. Genetic basis and molecular pathophysiology of classical myeloproliferative neoplasms. Blood. 129, 667-679 (2017).
- Pietra, D., et al. Differential clinical effects of different mutation subtypes in CALR-mutant myeloproliferative neoplasms. Leukemia. 30, 431-438 (2016).
- Lim, K. H., et al. Rapid and sensitive detection of CALR exon 9 mutations using high-resolution melting analysis. Clinica Chimica Acta. 440, 133-139 (2015).
- Lay, M. J., Wittwer, C. T. Real-time fluorescence genotyping of factor V leiden during rapid-cycle PCR. Clinical Chemistry. 43, 2262-2267 (1997).
- Vossen, R. H. A. M., Aten, E., Roos, A., Den Dunnen, J. T. High-resolution melting analysis (HRMA) – More than just sequence variant screening. Human Mutation. 30, 860-866 (2009).
- Barbui, T., Thiele, J., Vannucchi, A. M., Tefferi, A. Rationale for revision and proposed changes of the WHO diagnostic criteria for polycythemia vera, essential thrombocythemia and primary myelofibrosis. Blood Cancer Journal. 5, 337-338 (2015).
- Reed, G. H., Wittwer, C. T. Sensitivity and specificity of single-nucleotide polymorphism scanning by high-resolution melting analysis. Clinical Chemistry. 50, 1748-1754 (2004).
- Belcic Mikic, T., Pajic, T., Sever, M. CALR mutations in a cohort of JAK2 V617F negative patients with suspected myeloproliferative neoplasms. Scientific Reports. 9, 19838 (2019).
- Invitrogen, Thermo Fischer Scientific. . QubitTM dsDNA HS Assay Kits. Manual (MAN0002326, MP32851, Revision: B.0). , (2015).
- Applied Biosystems, Thermo Fisher Scientific. . High Resolution Melt Module for ViiA TM 7 Software v1. Getting Started Guide. Part Number 4443531 Rev. B. , (2011).
- Applied Biosystems, Thermo Fischer Scientific. . High-Resolution Melt Analysis for Mutation Scanning Prior to Sequencing. Application Note. , (2010).
- Reed, G. H., Kent, J. O., Wittwer, C. T. High-resolution DNA melting analysis for simple and efficient molecular diagnostics. Pharmacogenomics. 8, 597-608 (2007).
- Gonzalez-Bosquet, J., et al. Detection of somatic mutations by high-resolution DNA melting (HRM) analysis in multiple cancers. PLoS One. 6, 14522 (2011).
- Van Der Stoep, N., et al. Diagnostic guidelines for high-resolution melting curve (HRM) analysis: An interlaboratory validation of BRCA1 mutation scanning using the 96-well LightScanner. Human Mutation. 30, 899-909 (2009).
- Singdong, R., et al. Characterization and Prognosis Significance of JAK2 (V617F), MPL, and CALR Mutations in Philadelphia-Negative Myeloproliferative Neoplasms. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 17, 4647-4653 (2016).
- Erali, M., Wittwer, C. T. High resolution melting analysis for gene scanning. Methods. 50, 250-261 (2010).
- Bilbao-Sieyro, C., et al. High Resolution Melting Analysis: A Rapid and Accurate Method to Detect CALR Mutations. PLoS One. 9, 103511 (2014).
- Słomka, M., Sobalska-Kwapis, M., Wachulec, M., Bartosz, G., Strapagiel, D. High resolution melting (HRM) for high-throughput genotyping-limitations and caveats in practical case studies. International Journal of Molecular Sciences. 18, 2316 (2017).
- Li, X., et al. Comparison of three common DNA concentration measurement methods. Analytical Biochemistry. 451, 18-24 (2014).
- Voytas, D. Agarose Gel Electrophoresis. Current Protocols in Immunology. 2, (1992).
- Lee, P. Y., Costumbrado, J., Hsu, C. Y., Kim, Y. H. Agarose Gel Electrophoresis for the Separation of DNA Fragments. Journal of Visualized Experiments. , e3923 (2012).
- Helling, R. B., Goodman, H. M., Boyer, H. W. Analysis of Endonuclease R·EcoRI Fragments of DNA from Lambdoid Bacteriophages and Other Viruses by Agarose-Gel Electrophoresis. Journal of Virology. , 1235-1244 (1974).
