تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,646 |
تعداد مقالات | 13,379 |
تعداد مشاهده مقاله | 30,117,224 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,062,896 |
استاندارد کردن PCR تشخیصی به وسیله اینترنال کنترل تکثیری | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
زیست شناسی میکروبی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 7، دوره 4، شماره 15، آذر 1394 اصل مقاله (753.12 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: پژوهشی- فارسی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
محمد حسن شاه حسینی* 1؛ مریم قهری2؛ محمد امین محمودی2؛ الهام مسلمی3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1دانشیار بیوتکنولوژیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهر قدس، تهران، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2کارشناس ارشد میکروبیولوژی، موسسه ایرانیان ژن فناور (IGF)، تهران، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3استادیار سلولی و مولکولی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شرق، تهران، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه: بروز نتایج متفاوت در آزمایشگاهها به علت استاندارد نبودن، از معایب روشهای تکثیر مولکولی است. در بیشتر مقالات چاپ شده در زمینه تشخیص PCR عوامل عفونی، اینترنال کنترل تکثیری (IC) وجود ندارد. هدف از پژوهش حاضر، طراحی و توسعه یک روش ساده و سریع، برای ساخت اینترنال کنترل آزمون PCR در آزمایشگاههای تشخیصی است. مواد و روش ها: در پژوهش حاضر، برای ساخت اینترنال کنترل رقابتی، از پرایمرهای مرکب و روش PCR-Cloning استفاده شد. بدین ترتیب که پرایمرهای جلویی و عقبی تشخیص PCR ویروس هپاتیت) (HBV، ویروس هرپس سیمپلکس HSV))، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس (MTB)، مایکوپلاسما پنومونیه (Mpn)، کریپتوکوکوس نئوفورمنس (Cne)، جنس سالمونلا (Sal. sp) و جنس مایکوپلاسما (M. sp) را در بخش '5 پرایمرهای ژن کینتوپلاست لیشمانیا، به شکل دم طراحی و سنتز شد. اینترنال کنترلهای تکثیری با پلاسمید pTZ57R الحاق و در باکتری اشریشیاکلی JM107 ترانسفورم شد. تعداد حداقل IC در هر واکنش PCR از طریق رقیقسازی و همینطور طیف پاسخ PCR همراه با IC بررسی شد. نتایج: HBV–HSV–MTB–MPN–Cne–Sal. sp– و M. sp با پرایمرهای اختصاصی به ترتیب برابر با 272bp-284bp-415bp-345bp-245bp-454bp-262bp و محصول اینترنال کنترل هم به ترتیب 672bp-668bp-661bp-669bp-660bp-662bp-660bp جفت باز بود، که از نظر اندازه، اختلاف مطلوبی بین محصول PCR و IC وجود دارد و به آسانی در ژل قابل تفکیک است. تعداد حداقل IC در هر واکنش، 1000 عدد تعیین شد. حداقل و حداکثر حساسیت آزمون PCR همراه با IC برای همه عوامل در حد مطلوبی به دست آمد. در آزمون ویژگی با عوامل مختلف هم، هیچ محصول ناخواستهای مشاهده نشد. بحث و نتیجه گیری: نتایج منفی و مثبت کاذب که به علتهای مختلف در روش PCR رخ میدهد از مشکلات مهم این روش جذاب است. استفاده از یک اینترنال کنترل در تشخیص مولکولی به عنوان کنترل داخلی، میتواند این خطاها را شناسایی کند. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PCR؛ اینترنال کنترل؛ PCR-Cloning | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقدمه. پیشرفتهای شگرف بیوتکنولوژی و زیستشناسی مولکولی در سالهای گذشته موجب تغییر روشهای تشخیصی عوامل میکروبی، از روشهای بر پایه کشت به روشهای مولکولی و بیشتر بر اساس تکثیر اسیدهای نوکلئیک شده است (1). کاربرد روشهای مولکولی بر پایه PCR برای شناسایی و تعیین مقدار اسیدهای نوکلئیک در پژوهش و درمان، روز به روز گستردهتر میشود. از دهه 90 یک افزایش انفجاری در تعداد مقالات چاپ شده در زمینه روشهای تکثیر اسید نوکلئیک به ویژه روش PCR در شناسایی عوامل بیماریزا اتفاق افتاده است. شایان ذکر است، متغیرهایی مانند: نوع آزمایشگاه، دستگاههای مورد استفاده، نوع و بازده DNA پلیمراز مورد استفاده، کارکنان و سطح آموزش و مهارتها، حضور ممانعت کنندهها، هدفهای ژنی متفاوت در عامل مورد شناسایی، سطح بهینهسازی آزمون با توجه به مهارتها در آزمایشگاهها، روش هایPCR خانگی [1] و شاخصهای دیگر، باعث شده که در برخی موارد جوابهای صحیح و قابل تکرار گزارش نشده و فقط برخی از پروتکلهای چاپ شده در مقالات به طور عملی در آزمایشگاهها تکرار شود (2- 8). با وجود حساسیت بالا در PCR، موانع و مسایلی نیز در تکثیر قطعات DNA وجود دارد که به عنوان یک سد، مانع از تکثیر و ایجاد جوابهای منفی کاذب میشود. حضور مواد بازدارنده در نمونههای مرضی مانند مایع پلور [2]، مایع مغزی/ نخاعی [3]، خلط [4]، خون محیطی [5]، و دیگر نمونهها مانع از تکثیر میشود (9- 11). روشهای متعددی برای نظارت بر حضور مواد ممانعت کننده در PCR گزارش شده است (12- 14) که مهمترین آنها به کارگیری اینترنال کنترل در یک آزمون PCR است. در بیشتر مقالات چاپ شده در زمینه تشخیص PCR عوامل عفونی، اینترنال کنترل تکثیری [6] (IAC) وجود ندارد. بر خلاف کنترل مثبت، اینترنال کنترل بیشتر یک توالی DNA غیر هدف حاضر در نمونه است که به طور همزمان با توالی هدف تکثیر میشود. در یک PCR بدون IAC، یک پاسخ منفی یعنی اینکه توالی هدف حضور ندارد. اما، آن میتواند در عین حال به معنای این باشد که واکنش به علتی مانند: اختلال در دستگاه ترموسایکلر، مخلوط PCR غلط، فعالیت آنزیم DNA پلیمراز، یا حداقل حضور مواد بازدارنده در ماتریکس نمونه، ممانعت شده است. به طور بر عکس، در یک PCR با IAC، یک سیگنال کنترل همیشه تولید میشود که تکثیر اینترنال کنترل است. این کنترل داخلی حتی در عدم حضور توالی هدف مورد آزمایش تکثیر میشود و اگر تکثیر نشود یعنی اشکالی در تکثیر (به علتهای متفاوت) وجود دارد (2 و 6- 8). هدف از پژوهش حاضر، معرفی استراتژی سریع و ساده برای طراحی و ساخت اینترنال کنترل آزمون PCR تشخیصی، برای عواملی مانند ویروس هپاتیت B (HBV) – ویروس هرپس سیمپلکس 1 و 2 (HSV) – مایکوباکتریوم توبرکلوزیس (MTB) – کریپتوکوکوس نئوفورمنس (Cne) – جنس سالمونلا (Sal. sp) – و جنس مایکوپلاسما (M. sp) به روش رقابتی و از طریق PCR-Cloning، و همینطور تعیین حداقل و حداکثر حساسیت آزمون به جهت حد تشخیص LOD [7] است.
مواد و روشها. تهیه سوشهای استاندارد: در این پژوهش گونههای متعلق به مولیکوتس به کار رفته برای آزمون PCR مایکوپلاسما پنومونیه[8] و جنس مایکوپلاسما[9] عبارت بودند از: مایکوپلاسما پنومونیه (NCTC 10119)، مایکوپلاسما گالیسپتیکوم[10] (رازی 1355)، مایکوپلاسما گالیناروم[11] (رازی 1350 و 1346)، مایکوپلاسما اویاپنومونیه[12] (رازی 1364)، مایکوپلاسما آگالاکتیا[13] (رازی 1343)، اوره آپلاسما اوره آلیتیکوم[14] (رازی 1369) مایکوپلاسما آرجینینی[15]، مایکوپلاسما هیورینیس[16]، مایکوپلاسما ارال[17]، مایکوپلاسما سینوویه[18] و اکول پلاسما لیدلاوی[19] (تهیه شده از انستیتو رازی). سوش استانداردکریپتوکوکوس نئوفورمنس[20] از مرکز کلکسیون قارچ و باکتری سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران به شکل لیوفلیزه (ATCC number: 13690) تهیه ودر محیط کشت yeast malt agar حاوی کلرامفنیکل به میزان 400 (میلیگرم در لیتر) به طور اسلنت کشت و سپس، روی آن با محیط کشت سابورو دکستروز براث پوشانده شد. لولهها به مدت 72 ساعت تا یک هفته در دمای 34 تا 37 درجه سانتیگراد گرمخانهگذاری شد. ایجاد کلونی روی سطح شیبدار و کدورت در بخش مایع نشانه رشد مناسب بود. سوش استاندارد باسیل سل [21] از آزمایشگاه مایکوباکتریولوژی بیمارستان مسیح دانشوری تهیه شد. همینطور DNA چندین گونه مختلف مایکوباکتریوم مانند مایکوباکتریوم چلونی– آویوم – گوردونه – اینتراسلولار – سزولگای و گزنوپی نیز از دکتر جیم ورنگرن و دکتر سیون هافنر از انستیتو کنترل بیماریهای عفونی سوئد[22] تهیه شد. سالمونلا تیفی موریومATCC 14028 و چندین نوع سالمونلای دیگر و همینطور ویروس هپاتیت B و ویروس هرپس سیمپلکس I و II نیز از بخش ویروسشناسی انستیتو پاستور ایران تهیه شد. استخراج DNA: برای استخراج DNA از میکروارگانیسمهای مورد مطالعه، از کیت استخراج DNA تولید شرکت سیناکلون بنام DNG با شماره کاتالوگ (DN8118C) استفاده شد. مراحل کاری به طور خلاصه عبارت بود از:قرار دادن محلول DNG Plus در ۳٧ درجه و آرام تکان دادن آن، تا به شکل یک محلول هم دما و یکنواخت در آید. سپس، ۱۰۰ میکرولیتر از سوسپانسیون عامل با ۴۰۰ میکرولیترمحلول DNG Plus مخلوط و به مدت 15 تا 20 ثانیه ورتکس شد. نمونه در این مرحله باید به طور کامل به شکل سوسپانسیون درآید و هر گونه تجمع و یا تودهای، تخریب شده و از بین رود. سپس، ۳۰۰ میکرولیتر ایزوپروپانول اضافه شده، 10 مرتبه وارونه و متعاقب آن، لولهها در فریزر به مدت ۲۰ دقیقه قرار داده شد. سپس، در rpm۱۲۰۰۰ برای مدت ۱۰ دقیقه سانتریفیوژ شد. مایع رویی به آرامی خالی و تیوب به طور واژگون بر روی دستمال کاغذی قرار داده شد. 1 میلیلیتر اتانول سرد ٧۵ درصد به رسوب اضافه، به مدت 3 تا 5 ثانیه ورتکس و سپس، در دور rpm ۱۲۰۰۰ برای مدت ۵ دقیقه سانتریفیوژ شد. اتانول کاملاً خالی و رسوب در ۶۵ درجه خشک شد. رسوب که محتوی DNA است در ۵۰ میکرولیترآب همراه با تکان دادن آرام و قرار دادن در ۶۵ درجه خوب حل شد. پرایمرها و شرایط PCR: بهینه نمودن آزمون PCR برای تشخیصHBV–HSV–MTB–MPN–Cne–Sal. sp– و M. sp، از طریق بهینه نمودن غلظت اجزایی که در واکنش PCR به کار میروند و همچنین، طراحی و انتخاب برنامه حرارتی مناسب در دستگاه ترموسایکلر انجام شد (جدول 1 و 2). پرایمرهای مورد استفاده در تشخیص کریپتوکوکوس نئوفورمنس، از مطالعات انجام گرفته توسط لویتز[23] در سال 1991 و وون چانگ [24] در سال 1992 به دست آمدهاند، که توالی آنها در جدول 1 آمده است (15- 18). پرایمرهای مورد استفاده در تشخیص ویروس هپاتیت B، پرایمرهای مخصوص ژن آنتیژن سطحی این ویروسHBS است (19- 21). برای تشخیص HSV از ژن DNA-Polymerase استفاده و پرایمرها طراحی شد (22). درتشخیص MTB ژن هدف IS6110 (23- 27)، و در مایکوپلاسما پنومونیه P1 adhesin (28)، در جنس مایکوپلاسما 16S rRNA(29- 30) و در جنس سالمونلا ژن invA (31) در نظرگرفته شد. واکنش PCR با مقادیر زیر انجام شد: ۵ میکرولیتر از DNA استخراج شده با استفاده از پرایمرهای جلویی و عقبی با غلظت نهایی ٤/٠ میلیمول (یک میکرولیتر از غلظت 10 میلیمولار)، ٥/٢ میکرولیتر از بافر PCR (X۱۰)، ٧٥/٠ میکرولیتر کلرید منیزیم (2MgCl) (از غلظت ۵۰ میلیمولار)، ٥/٠ میکرولیتر مخلوط dNTP (۱۰ میلیمولار) و 5/1 واحد آنزیم Taq DNA Polymerase (بیوفلوکس)، در حجم نهایی ٢٥ میکرولیتر تکثیر شد. پروفایل حرارتی هر آزمون در جدول 2 آمده است. پس از به پایان رسیدن سیکلهای حرارتی، برای مشاهده DNA تکثیر شده از روش الکتروفورز استفاده شد. محصولات PCR در کنار سایز مارکر و کنترلها، در ژل آگاروز 5/1 درصد و با استفاده از سایبرگرین و نور UV در دستگاه ژل داکومنتیشن بررسی شد.
حساسیت و ویژگی: برای بررسی حساسیت جفت پرایمرهای مورد استفاده، رقتهایی از سوسپانسیون عوامل با تعداد مشخص تهیه شد و استخراج DNA از این رقتها به روش DNG-Plus (سیناکلون) انجام و سپس، آزمون PCR برای رقتهای تهیه شده انجام شد. آزمون ویژگی هم با استفاده از گونههای مختلف آزمایش و ارزیابی شدند. ساخت اینترنال کنترل (IC): برای ساخت اینترنال کنترل رقابتی به روش PCR-Cloning، پرایمرهای جلویی و عقبی هر عامل در بخش '5 پرایمرهای ژن کینتوپلاست لیشمانیا (32- 33) با اندازه محصول 620 جفت باز، به شکل دم (Tail) طراحی و سنتز شد (جدول 1). برای انجام واکنش PCR برای تکثیر قطعه اینترنال کنترل، ۵ میکرولیتر از DNA استخراج شده لیشمانیا با استفاده از پرایمرهای جلویی و عقبی IC با غلظت نهایی ٤/٠ میکرومول، ٥/٢ میکرولیتر از بافر 10X PCR، ٧٥/٠ میکرولیتر کلرید منیزیم (2MgCl) (از غلظت ۵۰ میلیمولار)، ٥ /٠ میکرولیتر مخلوط dNTP (۱۰ میلیمولار) و 5/1 واحد آنزیم Taq DNA Polymerase، در حجم نهایی ٢٥ میکرولیترتکثیر شد. چرخههای حرارتی شامل 35 سیکل متوالی (شامل: ٩۴ درجه سانتیگراد ۳۰ ثانیه، ۶0 درجه سانتیگراد ۳۰ثانیه و ٧۲ درجه سانتیگراد ۱دقیقه) و یک سیکل پلیمریزاسیون نهایی ٧۲ درجه سانتیگراد به مدت 25 دقیقه بود. پس از به پایان رسیدن سیکلهای حرارتی، برای مشاهده DNA تکثیر شده از روش الکتروفورز استفاده شد. قطعه حاصل با پلاسمید pTZ57R کمپانی فرمنتاس به مدت 60 دقیقه در 22 درجه سانتیگراد لایگیت و سپس، در باکتری اشریشیا کلی JM107 ترانسفورم و کانستراکت حاصل از طریق غربالگری سفید/ آبی [25] در محیط حاوی آمپیسیلین، X-GAL و IPTG انتخاب شد. کلونهای مناسب از طریق استخراج پلاسمید با کیت استخراج پلاسمید کلونینگ محصول PCR و اینترنال کنترل: پس از خالصسازی محصولات PCR و ICها که در جدول 1 آمده است، با استفاده از کیت T/A cloning کمپانی Thermo scientific، محصولات PCR در وکتور pTZ57/R کلون شدند. پلاسمیدهای حاوی محصولات PCR حاصل با GeneJET Plasmid Miniprep Kit (K0502) کمپانی Thermo Scientific استخراج شد. سپس، با روش PCR، پلاسمیدهای حاوی محصولاتPCR و ICها با استفاده از پرایمرهای تشخیصی تأیید شدند. تعیین غلظت ایده آل IC: هدف از تعریف غلظت DNA ایده آل IC برای PCR، تأیید غلظت بهینه IC است که با ژن هدف، کمترین رقابت در تکثیر را انجام دهد (9). برای به دست آوردن غلظت بهینه، غلظتهای متفاوت پلاسمید حاویIC و DNAهای استاندارد آزمایش شد. غلظت DNA عوامل مورد استفاده در آزمون و همچنین IC، به وسیله اسپکتروفتومتر در طول موج260 نانومترتعیین شد. رقتهای حاوی مقادیر DNA متفاوت عوامل میکروبی که از طریق رقتهای سری [26] تهیه شده بود با مقادیر ثابت IC، آزمون شد. برای PCR، 5 میکرولیتر از DNA عامل میکروبی با 1 میکرولیتر از IC مخلوط و در میکس PCR استفاده شد. توالییابی: تعیین توالی DNAها در دو جهت با استفاده از روش ختم زنجیره [27] و به وسیله کمپانی ماکروژن کره انجام شد.
جدول ۱- توالی پرایمرهای مورد استفاده برای تشخیص DNA عوامل و تکثیر اینترنال کنترل
ادامه جدول ۱- توالی پرایمرهای مورد استفاده برای تشخیص DNA عوامل و تکثیر اینترنال کنترل
جدول 2- پروفایل حرارتی و سایز محصولات بعد از تکثیر
|