EP1451361A2 - Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications. - Google Patents

Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications.

Info

Publication number
EP1451361A2
EP1451361A2 EP02793232A EP02793232A EP1451361A2 EP 1451361 A2 EP1451361 A2 EP 1451361A2 EP 02793232 A EP02793232 A EP 02793232A EP 02793232 A EP02793232 A EP 02793232A EP 1451361 A2 EP1451361 A2 EP 1451361A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dna
biological sample
strong base
cell
nucleic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02793232A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gabrielle Potocki
Laure Sabatier
Henri Benech
Jacques Grassi
Jean-Robert Deverre
Marie-Anne Marriere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1451361A2 publication Critical patent/EP1451361A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851—Quantitative amplification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay

Definitions

  • the present invention relates to a method for the detection and quantitative analysis of nucleic acid molecules comprising a step extraction and random fractionation of said nucleic acid molecules by a strong base, and its applications.
  • nucleic acid molecules from cell suspensions. These methods generally include a step of cell lysis by enzymatic, osmotic or even chemical treatment, followed by a step of extraction of the nucleic acid molecules generally in alkaline condition.
  • extraction processes there are mainly two main classes of extraction processes, namely the extraction processes making it possible to preserve the integrity of the nucleic acid molecules (DNA) of the cells that the we want to analyze and extraction methods leading to DNA fractionation.
  • DNA extraction methods are often lengthy, and include multiple limiting steps, in particular steps of isolating DNA from other biomolecules such as RNAs or proteins, which are likely to be released during the different processing steps. These isolation steps are necessary so as not to disturb or even prevent subsequent measurements.
  • the presence of unfractionated DNA molecules is not suitable.
  • the viscosity and the size of long nucleic acid molecules are not appropriate or else require the use of denaturation or hybridization conditions which are not suitable for a given type of detection.
  • the DNA extraction methods must make it possible to fractionate the DNA molecules.
  • the first object of the invention is therefore a method for the detection and quantitative analysis of nucleic acid molecules from a biological sample, characterized in that it comprises at least one phase of extraction of said acid molecules nucleic acids, said extraction phase comprising the following steps: a) bringing a biological sample comprising said nucleic acid molecules into contact with a strong base having sufficient molarity to give the biological sample a pH greater than 13 , b) lysis of the mixture obtained until complete dissolution of the biological sample, and c) neutralization of the reaction medium, to obtain fragments of neutralized random nucleic acid molecules.
  • This process has many advantages. It is simple, inexpensive, easy to implement and perfectly reproducible. It does not carry out dangerous manipulations such as the use of X-rays. It can also be used on a large scale. Furthermore, the random fragments obtained by implementing this method have the advantage of being able to be directly used in methods of quantitative analysis of DNA, that is to say without compulsory additional purification step.
  • the biological sample consists for example of suspensions of cell pellets, of DNA purified from cell cultures or of tissue homogenates.
  • the cell concentration within said suspension is preferably between 5.10 and 1.10 cells / ml of strong base and even more particularly between 5.10 '"' and 3.10 ' ' cells / ml of strong base.
  • the concentration of DNA is preferably between 3.10 " and 0.6 mg of DNA / ml of strong base and even more particularly between 3.10 " 3 and 0.3 mg of DNA / ml of strong base.
  • the nature of the strong base used in accordance with the invention is not critical. It can in particular be chosen from soda and potash; soda being particularly preferred.
  • the molarity of the strong base enabling the pH of the biological sample to be brought to a pH value greater than 13 is generally between 0.7 and 1.5 M, a molarity of 1 M being very particularly preferred.
  • Stage b) of lysis is preferably carried out for a period of between 15 minutes and 24 hours.
  • This contact time must of course be adapted to the nature of the biological sample to be analyzed.
  • the duration of the lysis step is preferably between 3 and 12 hours, so as to allow complete dissolution of the sample .
  • the duration of lysis can be shorter and is generally between 15 minutes and 2 hours.
  • the lysis step is preferably carried out at a temperature between room temperature and 100 ° C, and preferably between room temperature and 40 ° C.
  • the extraction phase of the process in accordance with the invention may also comprise an additional step of sonication of the sample, so as to accelerate the lysis step.
  • This additional sonication step is preferably carried out after step a), within approximately 15 to 30 minutes following the contacting of the sample with the strong base.
  • the sonication stage can be carried out one or more times, generally once or twice, for durations varying between 15 and 30 minutes.
  • the cell lysis step proper is then continued normally until the sample is completely dissolved.
  • This sonication step is not necessary when the sample consists of purified DNA.
  • the pH of the reaction medium is then preferably brought to a value of between 6 and 8 approximately and very preferably to a value of approximately 7.5.
  • This neutralization step is preferably carried out by adding an acidifying agent or a buffer making it possible to lower the pH of the reaction medium to the desired value.
  • this neutralization step is preferably carried out by adding 5 to 7 volumes of a buffer, and even more particularly by adding 6 volumes of a buffer, for a basic volume strong.
  • a buffer Preferably 6 volumes of 1 M sodium phosphate buffer are used
  • Neutralization is of course carried out after step b) of lysis and before the step of quantitative analysis of the DNA of the biological samples.
  • the detection and analysis method according to the invention can be used to determine, in absolute value, the quantities of DNA or the lengths tclomeric DNA by techniques known to those skilled in the art such as hybrid hybrid (Chevrier et al, Mol. Cell Probes, 1993, 7, 187-197).
  • the method according to the present invention can also be used for all applications requiring a cell count, for example, the screening of molecules intended to control the telomeric length, which allows diagnostic aid in oncology, d '' ensuring the monitoring of premature aging, monitoring of immunosenescence, choice of treatments and therapeutic monitoring in chemotherapy, development of research in the biology of aging; counting blood or other cells during clinical examinations; monitoring the extension of stem cells in cell therapy and measuring the concentration of a drug such as antiretrovirals in the context of HIV, etc.
  • the size of the random and neutralized fragments of nucleic acid molecules obtained by implementing the method according to the invention is generally between 50 and 50,000 base pairs (bp).
  • the invention therefore also relates to the use of neutralized random fragments in accordance with the invention, in a method of detection and quantitative analysis of DNA, as well as for cell counting.
  • the invention also comprises other provisions which will emerge from the description which follows, which refers to an example of extraction and quantification of DNA from cell extracts and determination of size telomeres of chromosomes of eukaryotic cells, to an example of correlation between the quantity of DNA and the counting of peripheral blood mononuclear cells during the assay of intracellular metabolites, as well as to the appended figures in which:
  • FIG. 1 shows the relationship between fluorescence as a function of the quantity of DNA, in the case of standard DNA (DNA or DNA extracted from CIM diploid cells (cultures of human fibroblasts);
  • FIG. 2 shows the relationship between fluorescence and the amount of cells extracted in 100 ⁇ l of 1 M NaOH, in the case of lysates diluted 10 times;
  • FIG. 3 shows the relationship between fluorescence and the amount of cells extracted from 100 ⁇ l of 1 M NaOH, in the case of lysates diluted 100 times;
  • FIG. 4 shows the absorbance values at 414 nm as a function of the number of telomeric units / ml in the case of a cell lysate of CIM cells;
  • FIG. 5 shows the correlation between the average telomeric lengths determined by implementing the method according to P Invention (ordinate axis) and a determination made by the conventional method of Southern blot (abscissa axis).
  • FIG. 6 shows the relationship between the quantification of the number of cells on Malassez cell (abscissa axis) and the fluorescence signal obtained by the DNA quantification method according to the invention (ordinate axis).
  • EXAMPLE 1 EXTRACTION AND QUANTIFICATION OF THE DNA FROM CELL EXTRACTS AND DETERMINATION OF THE SIZE OF TELOMERES OF EUKARYOTIC CELL CHROMOSOMES I - Material and method 1) Preparation of cell lysates
  • Eukaryotic cells from vertebrates are washed in phosphate buffered saline (PBS), then the pellets are dried, frozen in liquid nitrogen and stored at - 80 ° C or - 20 ° C for subsequent use. After thawing at 4 ° C, the cells are taken up at the rate of 1. l ⁇ / 100 ⁇ l of 1 M NaOH and vortexed. After 2 x 30 minutes of sonication at room temperature, the cell lysates are incubated at room temperature overnight, until the pellet is completely dissolved. The cell lysates are neutralized to pH 7.5 by the addition of 6 volumes of 1 M sodium phosphate buffer (pH 7) for 1 volume of 1M NaOH.
  • PBS phosphate buffered saline
  • the lysates are previously partially desalted by diafiltration. After centrifuging the samples (200 ⁇ l), at 13,000 g, for 15 minutes and at 20 ° C, in Microcon®-30 (Amicon), the retentates are diluted in 200 ⁇ l of water, then centrifuged again at 10 000 g, for 5 minutes at 20 ° C. The retentates are recovered and deposited on a new Microcon®-30, then centrifuged at 10,000 g, for 5 minutes at 20 ° C.
  • the samples (105 ⁇ l of final volume) are diafiltered, partially desalted and concentrated 6.7 times.
  • the size of the DNA fragments can then be determined by electrophoresis on 2% agarose gel.
  • the cellular DNA fragmented during the sodium hydroxide extraction is quantified by fluorescence using a Fluoroscan®II fluorimeter (Labsystems).
  • the sample consists of 10 ⁇ l of neutralized cell lysate or 10 ⁇ l of standard solution (DNA ladder XIV, Roche, at 250 ng / ⁇ l or DNA ladder 200 bp at 250 ng / ⁇ l, Roche) and 100 ⁇ l of reagent SYBr Green (Interchim, Molecular Probes, SYBR Gold nucleic acid, Ref. SI 1494) diluted extemporaneously to 1 / 10,000 in water.
  • the linearity range of the method is between 0.1 and 10 ng of DNA.
  • the reading is carried out after one hour of incubation at room temperature (between 20 and 25 ° C), by excitation of the intercalating agent at 465 nm and the emission reading is carried out at 530 nm.
  • the method consists, firstly, in covalently fixing on a plate, for example a 96-well plate, an oligonucleotide sensor complementary to the telomeric sequences.
  • the telomeric sequence consists of a repeat of the TTAGGG motif.
  • the sensor oligonucleotide (SflA8) therefore has the sequence A8 (TTAGGG) 6 , on which the telomeric sequences contained in the neutralized cell lysates are fixed by complementarity.
  • a tracer oligonucleotide (SflCSh) having the sequence (TTAGGG) 3 coupled to the biotin at 3 ′ is then hybridized to the whole.
  • the detection is carried out by colorimetry, via a coupling between streptavidin (which has an affinity for biotin) and acetylcholmesterase, which pemiet the transfomiation of a colorless substrate, the Ellman reagent, into a colored product.
  • streptavidin which has an affinity for biotin
  • acetylcholmesterase which pemiet the transfomiation of a colorless substrate, the Ellman reagent
  • the oligonucleotide SflA8 at 100 nmol / ml (1,270 ⁇ g / ml) is incubated for 10 minutes at a temperature of 95 ° C., then for 10 minutes in ice.
  • the sensor oligonucleotide (160 ⁇ l) is then diluted in a solution consisting of: - 6 ml of a 100 mM solution of 1-methyl-imidazole (1-MeLM), pH 7, (prepared by diluting 398.6 ⁇ l 1-MeIM in 220 ⁇ l of fuming HCl and a sufficient quantity of water to have a final volume of 50 ml, said solution having been filtered on a 0.45 ⁇ m filter),
  • the sensor oligonucleotide is then incubated overnight at 50 ° C. in a 96-well plate comprising surface -NH functions (Covalent Binding NUNC®, Covalink), at a rate of 100 ⁇ l per well.
  • the covalent attachment of the oligonucleotide to the plate is therefore carried out by means of the terminal phosphate groups in position 5 ′ of the sensor oligonucleotide, via the amino groups using PEDAC.
  • the plate is then washed 3 times with the washing buffer (0.4 M NaOH; sodium dodecylsulfate (SDS) 10 mM), preheated to 50 ° C., at a rate of 200 ⁇ l per well, incubated for 5 minutes at 50 ° C., then washed 2 more times.
  • the washing buffer 0.4 M NaOH; sodium dodecylsulfate (SDS) 10 mM
  • the plate is then washed with deionized water and then stored at 4 ° C. ? . ) . - . 9 s age of .the .length of . tel mothers
  • oligonucleotide solutions, standards lysates and cell lysates were incubated for 10 minutes at 60 ° C and then for 15 minutes at 4 ° C sui ⁇ ice.
  • 50 ⁇ l of tracer oligonucleotides SflC ⁇ h at 10 nmol / ml are diluted in 4,950 ⁇ l of hybridization buffer (TH: 5 mM sodium phosphate buffer, pH 7.0, 0.75 M NaCl, 5 mM EDTA, solution filtered through 0.45 ⁇ m filter).
  • telomeric length a relationship is established between the absorbance at 414 nm (A 4
  • the 46 chromosomes of a diploid cell represent a mass of 6 ⁇ 10 -12 g.
  • Chromosomes / ml C x 46 / 6.10 ""
  • L (bp) (telo units / ml) x 6 / [(chromosomes / ml) x2]
  • telomeric lengths were also measured by the conventional hybridization method of the Southern blot type.
  • the DNA is purified from 10 6 cells by phenol / chloroform extractions according to the methods commonly used by those skilled in the art.
  • To estimate the size of the telomeric repeats 2 ⁇ g of DNA sample are digested with Rsal and Hinfl restriction endonucleases (Biolabs) at a concentration of 5 units / ⁇ g of DNA for 2 hours at a temperature of 37 ° C. .
  • the DNA sample thus digested is then separated by electrophoresis in a 0.6% agarose gel for 18 hours, then transferred to a nylon membrane, and finally fixed to the membrane under ultraviolet radiation.
  • the membrane is then hybridized with a telomeric probe
  • Hybridization is carried out at 50 ° C for at least 16 hours.
  • the membrane is then washed twice with 2x SSPE buffer (0.2 M Phosphate Buffer, 2.98 M NaCl, 0.02 M EDTA, pH about 7.4) -SDS 0.1% and exposed overnight.
  • phosphorus detection cassette (Storm).
  • the images are acquired using NIH image V 1.6.2 software. and the position of the size markers (1 kb Ladder and ⁇ -Hindffl) is plotted on the image thus obtained.
  • the migration distance is expressed in pixels and the signal intensity in gray levels.
  • the densitometric profile of the telomeric fragments is then quantified using the software.
  • Figures 2 and 3 in the appendix which represent the quantity of DNA extracted dosed by fluorescence (on the ordinate) as a function of the number of cells in 100 ⁇ l of 1 M NaOH (on the abscissa), in the case of neutralized lysates diluted 10 times
  • telomere lengths obtained by implementing each of the two techniques described above have been reported in FIG. 5 appended.
  • the average length of the telomeres (in base pairs) determined according to the process in accordance with the invention is compared to that obtained by the classic Southem blot method (abscissa axis).
  • all of the reagents used in this example can be in the form of a device with several compartments (kit) comprising at least one standard DNA solution, an oligonucleotide sensor, a tracer oligonucleotide, a dilution buffer such as potassium phosphate buffer, a strong base such as 1 M sodium hydroxide, a fluorescent substrate such as SYBr Green, a hybridization buffer such as by example that described above, a streptavidin: enzyme complex such as G4-Slr described above, Ellman reagent and one or more microtiter plates.
  • kit comprising at least one standard DNA solution, an oligonucleotide sensor, a tracer oligonucleotide, a dilution buffer such as potassium phosphate buffer, a strong base such as 1 M sodium hydroxide, a fluorescent substrate such as SYBr Green, a hybridization buffer such as by example that described above, a streptavidin: enzyme complex such as G4-Slr
  • the oligonucleotide can be grafted onto the microtiter plates.
  • the kit as described above can be used during the process according to the invention, to determine, in absolute value, the quantities of DNA or the telomeric lengths of the DNA in a biological sample.
  • EXAMPLE 2 CORRELATION BETWEEN THE QUANTITY OF DNA AND THE COUNTING OF PBMCs DURING THE DETERMINATION OF INTRACELLULAR METABOLITES OF INTIs.
  • PBMCs peripheral blood mononuclear cells
  • PBMCs are isolated from three different blood bags supplied by the French Blood Establishment (samples 1 to 3) using CPT tubes (Becton-Dickinson, ref. 332761) and according to the technique indicated by the manufacturer .
  • the number of PBMCs isolated is measured by counting with a Malassez cell. This counting is carried out from two dilutions of the suspension of PBMCs (l / 20 th and l / 40 th ), by depositing 20 ⁇ l of each previous dilution and counting in duplicate on 10 tiles.
  • QC # 1 Three QCs will be included in each analysis series, for example a QC # 1, a QC # 3 and a QC # 5.
  • Standard 1 and the QCs are then centrifuged at approximately 1,200 g for 3 minutes at 4 ° C. After removal of the supernatant, the standard and QC pellets are dry frozen at -80 ° C.
  • the preparation of samples from HIV positive patients is carried out from a blood sample (about 8 ml) PBMCs, using tubes
  • the PBMCs isolates are then centrifuged at approximately 1,200 g for 3 minutes at 4 ° C. After removal of the supernatant, the pellets of PBMCs are dry frozen at -80 ° C.
  • the cell lysis is then stopped by adding 500 ⁇ l of 1 M potassium phosphate buffer of pH 7.4.
  • the concentrations of the standards obtained are then as follows: 25.10 °; 12.5.10 6 ; 6.25.10 6 ; 3.13.10 e ; 1.56.10 6 and 0.78.10 6 cells per standard.
  • the cell lysate sample (DNA extract) is diluted 1/10 in potassium phosphate buffer. Then deposited at the bottom of a well of an opaque microtiter plate (MUNCH®, Brand Product), 10 ⁇ l of DNA extract diluted with MUNCH®, Brand Product.
  • the reading is done after 60 minutes using a Fluoroscan® II, Labsystems fluorimeter (excitation 465 nm, emission 530 nm).
  • Malassez is plotted on the abscissa axis (number of cells x 10 6 ) and the fluorece ⁇ ce signals obtained according to the method of quantification of conforming DNA are plotted on the ordinate axis.
  • the calculated values for the samples must be within the range of the range. For each sample, the measurement is made 4 times, each measurement taking place on different days.
  • all of the reagents used in this example can be in the form of a device with several compartments (kit) comprising at least one calibration standard consisting of a known quantity of PBMCs, a quality control consisting of a known quantity of PBMCs, a lysed quality control consisting of a known quantity of lysed PBMCs, a dilution buffer such as potassium phosphate buffer, a strong base such as sodium hydroxide 1 M, a fluorescent substrate such as SYBr Green and one or more microtiter plates.
  • kit comprising at least one calibration standard consisting of a known quantity of PBMCs, a quality control consisting of a known quantity of PBMCs, a lysed quality control consisting of a known quantity of lysed PBMCs, a dilution buffer such as potassium phosphate buffer, a strong base such as sodium hydroxide 1 M, a fluorescent substrate such as SYBr Green and one or more microtiter plates.
  • kit as described above can be used during the process according to the invention, for the cell in a biological sample.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

La présente invention est relative un procédé de détection et d'analyse quantitative de molécules d'acides nucléiques comprenant une étape d'extraction et de fractionnement aléatoire desdites molécules d'acides nucléiques par une base forte, et ses applications.

Description

PROCEDE DE DETECTION ET D'ANALYSE QUANTITATIVE DE MOLECULES D'ACIDES NUCLÉIQUES COMPRENANT UNE ETAPE D'EXTRACTION PAR UNE BASE FORTE ET APPLICATIONS La présente invention est relative à un procédé de détection et d'analyse quantitative de molécules d'acides nucléiques comprenant une étape d'extraction et de fractionnement aléatoire desdites molécules d'acides nucléiques par une base forte, et ses applications.
On connaît différents procédés d'extraction de molécules d'acides nucléiques à partir de suspensions cellulaires. Ces procédés comprennent généralement une étape de lyse cellulaire par traitement enzymatique, osmotique ou encore chimique, suivie d'une étape d'extraction des molécules d'acides nucléiques généralement en condition alcaline. En fonction des analyses que l'on souhaite réaliser, il existe principalement deux grandes classes de procédés d'extraction, à savoir les procédés d'extraction permettant de préserver l'intégrité des molécules d'acides nucléiques (ADN) des cellules que l'on veut analyser et des procédés d'extraction conduisant au fractionnement de l'ADN.
En effet, lorsqu'il s'agit d'analyser l'effet d'un facteur extérieur, tel que par exemple l'effet de radiations ou d'un agent chimique ou biologique, il est essentiel que la procédure d'extraction et d'analyse ne provoque pas de cassure supplémentaire simple ou double brin de l'ADN, et ce afin de ne pas diminuer la sensibilité de la méthode d'analyse. Plus particulièrement, il est essentiel de bien maîtriser les conditions alcalines utilisées car elles sont souvent à l'origine d'un bruit de fond de coupures. Ces techniques d'extraction et d'analyse permettant de préserver l'intégrité des molécules d'ADN sont notamment décrites dans les articles de DEAN et al, Nature, 1966, 209, 49-52 ; KOHN et al, Biochemistry, 1976, 15 (21), 4629-4637 ; OSTLING et al, Biochemical and Biophysical Research Communications, 1984, 123 (1 ), 291-298 ; SINGH et al, Expérimental Cell Research, 1988, 175, 184-191 et BIHARI et al, Comp. Biochem. Physiol., 1992, 102B (2), 419-424.
Toutefois, ces méthodes d'extraction d'ADN sont souvent longues, et comprennent de multiples étapes limitantes, notamment des étapes d'isolement de l'ADN vis-à-vis d'autres biomolécules telles que des ARNs ou des protéines, qui sont susceptibles d'être libérées au cours des différentes étapes de traitement. Ces étapes d'isolement sont nécessaires afin de ne pas perturber, voire empêcher les mesures ultérieures.
Certains auteurs ont néanmoins récemment mis au point une mesure sensible de l'intégrité de l'ADN double brin, ladite mesure étant réalisée directement dans un lysat cellulaire, à l'aide d'un nouveau fluorochrome spécifique, insensible à la présence d'ARNs, d'ADN simple brin ou d'urée dans le lysat (BATEL et al., Analytical Biochemistry, 1999, 270, 195-200). Ces mêmes auteurs indiquent également que ce système de quantification ne fonctionne plus lorsque le pH du milieu réactionnel dépasse 12,7.
Cependant, pour la mise en œuvre de certaines techniques d'analyses quantitatives de l'ADN, la présence de molécules d'ADN non fractionnées n'est pas adaptée. En effet, la viscosité et la taille de longues molécules d'acides nucléiques ne sont pas appropriées ou bien nécessitent d'utiliser des conditions de dénaturation ou d'hybridation ne convenant pas pour un type de détection donné.
Aussi, dans ces cas particuliers, les procédés d'extraction d'ADN doivent permettre de fractionner les molécules d'ADN.
Dans, ce but, il a déjà été proposé d'utiliser, par exemple, des traitements enzymatiques, radioactifs ou mécaniques. On peut en particulier citer comme exemple de procédé de fractionnement simple à mettre en œuvre et ne nécessitant pas de manipulations dangereuses, comme par exemple l'utilisation de rayons X, le pipetage répété plusieurs fois de molécules d'acides nucléiques extraites à partir de lysats cellulaires afin d'obtenir des fragments de l'ordre de 15 kilo bases (kb) qui sont ensuite utilisés afin de détecter les longueurs télomériques, (NAKAMURA et al., Clinical Chemistry, 1999, 45(10), 1718-1724).
Toutefois, ce procédé de fractionnement par pipetages successifs est fastidieux, long, peu reproductible et conduit à l'obtention de fragments d'ADN qui sont parfois encore trop longs pour être utilisés dans certains types d'analyses. En outre, le procédé d'analyse de l'ADN mis en œuvre à la suite de cette étape de fractionnement conduit seulement à l'obtention de valeurs relatives. Les procédés de fractionnement enzymatique de l'ADN mettent en œuvre des enzymes de restriction telles que des endonucléases qui coupent les molécules d'ADN au niveau de sites spécifiques et conduisent ainsi à l'obtention de fragments de restriction présentant une séquence spécifique. Par cette technique, il est donc impossible d'obtenir des fragments aléatoires d'ADN.
C'est donc afin de remédier à l'ensemble de ces inconvénients et de pourvoir à un procédé d'analyse quantitative de l'ADN simple, rapide, reproductible et sans étape limitante, que les Inventeurs ont mis au point ce qui fait l'objet de la présente invention. Les Inventeurs ont notamment mis en évidence, de façon surprenante et inattendue, qu'il était possible de détecter et de doser directement dans un lysat cellulaire, des fragments aléatoires d'ADN obtenus par traitement de suspensions cellulaires par une base forte, et ce dans des conditions particulières de pH.
L'invention a donc pour premier objet un procédé de détection et d'analyse quantitative de molécules d'acides nucléiques à partir d'un échantillon biologique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une phase d'extraction desdites molécules d'acides nucléiques, ladite phase d'extraction comprenant les étapes suivantes : a) la mise en contact d'un échantillon biologique comprenant lesdites molécules d'acides nucléiques avec une base forte présentant une molarité suffisante pour conférer à l'échantillon biologique un pH supérieur à 13, b) la lyse du mélange obtenu jusqu'à dissolution complète de l'échantillon biologique, et c) la neutralisation du milieu réactionnel, pour obtenir des fragments de molécules d'acides nucléiques aléatoires neutralisés.
Ce procédé présente de nombreux avantages. Il est simple, non coûteux, facile à mettre en œuvre et parfaitement reproductible. Il ne met pas en œuvre de manipulations dangereuses telles que l'utilisation des rayons X. Il peut de plus être utilisé à grande échelle. Par ailleurs, les fragments aléatoires obtenus en mettant en œuvre ce procédé présentent l'avantage de pouvoir être directement utilisés dans les procédés d'analyse quantitative de l'ADN, c'est-à-dire sans étape supplémentaire obligatoire de purification.
Selon l'Invention, l'échantillon biologique est par exemple constitué de suspensions de culots cellulaires, d'ADN purifié à partir de cultures cellulaires ou d'homogénats tissulaires.
Selon une première forme de réalisation du procédé conforme à l'invention et lorsque l'échantillon biologique mis en œuvre à l'étape a) est une suspension de culots cellulaires, alors la concentration cellulaire au sein de ladite suspension est de préférence comprise entre 5.10 et 1.10 cellules/ml de base forte et encore plus particulièrement entre 5.10'"' et 3.10'' cellules/ml de base forte.
Selon une deuxième forme de réalisation du procédé conforme à l'Invention et lorsque l'échantillon biologique mis en œuvre au cours de l'étape a) est de l'ADN purifié à partir de cultures cellulaires, alors la concentration de l'ADN est de préférence comprise entre 3.10" et 0,6 mg d'ADN/ml de base forte et encore plus particulièrement entre 3.10"3 et 0,3 mg d'ADN/ml de base forte.
La nature de la base forte utilisée conformément à l'Invention n'est pas critique. Elle peut notamment être choisie parmi la soude et la potasse ; la soude étant particulièrement préférée.
La molarité de la base forte permettant d'amener le pH de l'échantillon biologique à une valeur de pH supérieure à 13 est généralement comprise entre 0,7 et 1 ,5 M, une molarité de 1 M étant tout particulièrement préférée.
L'étape b) de lyse est de préférence conduite pendant une durée comprise entre 15 minutes et 24 heures. Ce temps de contact doit bien entendu être adapté à la nature de l'échantillon biologique à analyser. En particulier, lorsque l'échantillon biologique est constitué de suspensions de culots cellulaires ou d'homogénats tissulaires, la durée de l'étape de lyse est de préférence comprise entre 3 et 12 heures, de façon à permettre la dissolution complète de l'échantillon.
Par contre, lorsque l'échantillon biologique est constitué d'ADN purifié, la durée de lyse peut être plus courte et est généralement comprise entre 15 minutes et 2 heures. Quelle que soit sa durée, l'étape de lyse est de préférence réalisée à une température comprise entre la température ambiante et 100°C, et de préférence entre la température ambiante et 40°C.
Lorsque l'échantillon biologique est constitué de suspensions de culots cellulaires ou d'homogénats tissulaires, la phase d'extraction du procédé conforme à l'Invention peut en outre comprendre une étape supplémentaire de sonication de l'échantillon, de façon à accélérer l'étape de lyse. Cette étape supplémentaire de sonication est de préférence réalisée après l'étape a), dans les 15 à 30 minutes environ qui suivent la mise en contact de l'échantillon avec la base forte. L'étape de sonication peut être conduite une ou plusieurs fois, en général une ou deux fois, pendant des durées variant entre 15 et 30 minutes.
L'étape de lyse cellulaire proprement dite est ensuite poursuivie normalement jusqu'à dissolution complète de l'échantillon.
Cette étape de sonication n'est pas nécessaire lorsque l'échantillon est constitué d'ADN purifié.
La lyse cellulaire est arrêtée par neutralisation du milieu de réaction.
Lors de cette neutralisation, le pH du milieu réactionnel est alors de préférence amené à une valeur comprise entre 6 et 8 environ et de manière tout à fait préférée à une valeur de 7,5 environ. Cette étape de neutralisation est de préférence effectuée par ajout d'un agent acidifiant ou d'un tampon permettant de faire baisser le pH du milieu réactionnel à la valeur désirée.
Selon une forme de réalisation particulière de l'Invention, cette étape de neutralisation est réalisée de préférence par ajout de 5 à 7 volumes d'un tampon, et encore plus particulièrement par ajout de 6 volumes d'un tampon, pour un volume de base forte. On utilise de préférence 6 volumes de tampon phosphate de sodium 1 M
(pH 7) pour un volume de base forte.
La neutralisation est bien entendu effectuée après l'étape b) de lyse et avant l'étape d'analyse quantitative de l'ADN des échantillons biologiques. Le procédé de détection et d'analyse conforme à l'invention peut être utilisé pour .déterminer, en valeur absolue, les quantités d'ADN ou les longueurs tclomériques de l'ADN par des techniques connues de l'homme de l'art comme par exemple l'hybrido étrie (Chevrier et al, Mol. Cell Probes, 1993, 7, 187-197).
D'autre part, le procédé conforme à la présente invention peut également être utilisé pour toutes applications nécessitant une numération cellulaire, par exemple, le criblage de molécules destinées à contrôler la longueur télomérique, ce qui permet l'aide au diagnostic en cancérologie, d'assurer le suivi du vieillissement prématuré, le monitoring de l'immunosénescence, le choix des traitements et le suivi thérapeutique en chimiothérapie, le développement de recherches en biologie du vieillissement ; le comptage de cellules sanguines ou autres lors d'examens cliniques ; le monitoring de l'extension des cellules souches en thérapie cellulaire et la mesure de la concentration d'un médicament comme les antirétroviraux dans le cadre du HIV, etc ..
La taille des fragments aléatoires et neutralisés de molécules d'acides nucléiques obtenu en mettant en œuvre le procédé conforme à l'invention est généralement comprise entre 50 et 50 000 paires de bases (pb).
Ces fragments aléatoires peuvent être directement utilisés pour l'analyse quantitative de l'ADN et la numération cellulaire.
L'invention a donc également pour objet l'utilisation des fragments aléatoires neutralisés conformes à l'Invention, dans un procédé de détection et d'analyse quantitative de l'ADN, ainsi que pour la numération cellulaire.
Outre les dispositions qui précèdent, l'Invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre, qui se réfère à un exemple d'extraction et de quantification de l'ADN d'extraits cellulaires et de détermination de la taille des télomères de chromosomes de cellules eucaryotes, à un exemple de corrélation entre la quantité d'ADN et le comptage des cellules mononucléées du sang périphérique lors du dosage de métabolites intracellulaires, ainsi qu'aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 représente la relation entre la fluorescence en fonction de la quantité d'ADN, dans le cas de d'ADN étalon (ADN ou d'ADN extrait de cellules diploïdes CIM (cultures de fibroblastes humains) ; - la figure 2 représente la relation entre la fluorescence et la quantité de cellules extraites dans 100 μl de NaOH 1 M, dans le cas de lysats dilués 10 fois ;
- la figure 3 représente la relation entre la fluorescence et la quantité de cellules extraites dans 100 μl de NaOH 1 M, dans le cas de lysats dilués 100 fois; - la figure 4 représente les valeurs d'absorbance à 414 nm en fonction du nombre d'unités télomériques/ml dans le cas d'un lysat cellulaire de cellules CIM ;
- la figure 5 représente la corrélation entre les longueurs télomériques moyennes déterminées en mettant en œuvre le procédé conforme à P Invention (axe des ordonnées) et une détermination effectuée par la méthode classique de Southern blot (axe des abscisses).
- la figure 6 représente la relation existant entre la quantification du nombre de cellules sur cellule de Malassez (axe des abscisses) et le signal en fluorescence obtenu par la méthode de quantification de l'ADN selon l'invention (axe des ordonnées).
EXEMPLE 1 : EXTRACTION ET QUANTIFICATION DE L'ADN D'EXTRAITS CELLULAIRES ET DETERMINATION DE LA TAILLE DES TELOMERES DE CHROMOSOMES DE CELLULES EUCARYOTES I - Matériel et méthode 1 ) Préparation des lysats cellulaires
Des cellules eucaryotes provenant de vertébrés (cultures de fibroblastes humains CIM) sont lavées dans du tampon phosphate salin (PBS), puis les culots sont asséchés, congelés dans l'azote liquide et stockés à - 80°C ou - 20°C pour une utilisation ultérieure. Après décongélation à 4°C, les cellules sont reprises à raison de l . l ϋ /100 μl de NaOH 1 M et vortexés. Après 2 x 30 minutes de sonication à température ambiante, les lysats cellulaires sont incubés à température ambiante pendant une nuit, jusqu'à dissolution complète du culot. Les lysats cellulaires sont neutralisés à pH 7,5 par l'addition de 6 volumes de tampon phosphate de sodium 1 M (pH 7) pour 1 volume de NaOH 1M.
2) Détermination de la taille des fragments d'ADN issus des lysats cellulaires Les lysats sont préalablement partiellement dessalés par diafiltration. Après centrifugation des échantillons (200 μl), à 13 000 g, pendant 15 minute et à 20°C, dans des Microcon®-30 (Amicon), les rétentats sont dilués dans 200 μl d'eau, puis centrifugés à nouveau à 10 000 g, pendant 5 minutes à 20°C. Les rétentats sont récupérés et déposés sur un nouveau Microcon®-30, puis centrifugés à 10 000 g, pendant 5 minutes à 20°C.
Ainsi, les échantillons (105 μl de volume final) sont diafiltrés, partiellement dessalés et concentrés 6,7 fois.
La taille des fragments d'ADN peut ensuite être déteraiinée par électrophorèse sur gel d'agarose à 2 %.
3) Quantification de l'ADN par fluorescence
L'ADN cellulaire fragmenté lors de l'extraction par la soude est quantifié par fluorescence à l'aide d'un fluorimètre Fluoroscan®II (Labsystems).
L'échantillon est constitué de 10 μl de lysat cellulaire neutralisé ou de 10 μl de solution étalon (ADN ladder XIV, Roche, à 250 ng/μl ou ADN ladder 200 bp à 250 ng/μl, Roche) et de 100 μl de réactif SYBr Green (Interchim, Molecular Probes, SYBR Gold nucleic acid, Réf. SI 1494) dilué extemporanément au 1/10 000 dans l'eau. La gamme de linéarité de la méthode est comprise entre 0,1 et 10 ng d'ADN. La lecture est réalisée après une heure d'incubation à température ambiante (entre 20 et 25 °C), par excitation de l'agent intercalant à 465 nm et la lecture d'émission s'effectue à 530 nm.
4) Détermination de la longueur des télomères par hybridométrie selon l'Invention
La méthode consiste, dans un premier temps, à fixer de façon covalente sur une plaque, par exemple une plaque de 96 puits, un oligonucléotide capteur complémentaire des séquences télomériques.
Chez les vertébrés, la séquence télomérique est constituée d'une répétition du motif TTAGGG. L'oligonucléotide capteur (SflA8) présente donc la séquence A8(TTAGGG)6, sur laquelle les séquences télomériques contenues dans les lysats cellulaires neutralisés se fixent par complémentarité. Un oligonucléotide traceur (SflCSh) présentant la séquence (TTAGGG)3 couplée à la biotine en 3' est ensuite hybride à l'ensemble. La détection est réalisée par colorimétrie, via un couplage entre la streptavidine (qui présente une affinité pour la biotine) et l'acetylcholmestérase, qui pemiet la transfomiation d'un substrat incolore, le réactif d'Ellman, en produit coloré. ^U.Fi tiPJ P.P.Y^lente.^
L'oligonucléotide SflA8 à 100 nmol/ml (1 270 μg/ml) est incubé pendant 10 minutes à une température de 95°C, puis pendant 10 minutes dans la glace. L'oligonucléotide capteur (160 μl) est ensuite dilué dans une solution constituée par : - 6 ml d'une solution de 1-méthyl-imidazole (1-MeLM) 100 mM et de pH 7, (préparée en diluant 398,6 μl de 1-MeIM dans 220 μl d'HCl fumant et une quantité suffisante d'eau pour avoir un volume final de 50 ml, ladite solution ayant été filtrée sur filtre de 0,45 μm),
- 575,6 mg de l-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl)-carbodiimide (EDAC), et
- une quantité suffisante d'eau pour ajuster le volume final à 59,84 ml.
L'oligonucléotide capteur est alors incubé pendant une nuit à 50°C dans une plaque 96 puits comportant des fonctions -NH de surface (Covalent Binding NUNC®, Covalink), à raison de 100 μl par puits. La fixation covalente de l'oligonucléotide sur la plaque se fait donc par l'intermédiaire des groupements phosphate terminaux en position 5' de l'oligonucléotide capteur, via les groupes amino en utilisant PEDAC.
La plaque est ensuite lavée 3 fois au tampon de lavage (NaOH 0,4 M ; sodium dodécylsulfate (SDS) 10 mM), préchauffé à 50°C, à raison de 200 μl par puits, incubée pendant 5 minutes à 50°C, puis lavée encore 2 fois.
La plaque est ensuite lavée à l'eau désionisée puis stockée à 4°C. !?.). - .9 s âge de .la .longueur des . tél mères
Les solutions d'oligonucléotides, les lysats étalons et les lysats cellulaires sont incubés pendant 10 minutes à 60°C puis pendant 15 minutes à 4°C sui¬ de la glace. 50 μl d'oligonucléotides traceurs SflCδh à 10 nmol/ml sont dilués dans 4 950 μl de tampon d'hybridation (TH : tampon phosphate de sodium 5 mM, pH 7,0, NaCl 0,75 M, EDTA 5mM, solution filtrée sur filtre de 0,45 μm).
Les lysats cellulaires non neutralisés dans du NaOH 1 M. La plaque est lavée à l'eau distillée. Les puits sont remplis à raison de :
- soit 50 μl de traceur, 10 μl de lysat étalon et 10 μl de NaOH 1M,
- soit 50 μl de traceur, 10 μl de lysat cellulaire non neutralisé et 10 μl de tampon TH, La plaque est ensuite incubée pendant 15 minutes à 40°C.
50 μl de tampon phosphate de sodium 1 M (pH 7) sont alors ajoutés dans chaque puits et la plaque est ensuite incubée pendant une nuit à 40°C. La plaque est lavée 2 fois avec 150 μl/puits de tampon TH. 100 μl/puits de G4-Str (forme G4 de la streptavidine choline estérase ; AChE ; EC 3.1.1.7 vendue par la société SPI-BIO, Massy, France) à lUE/ml sont alors ajoutés avant l'incubation de la plaque pendant 2 heures à 20°C. La plaque est lavée 2 fois avec 150 μl/puits de tampon TH.
200 μl/puits de réactif d'Ellman sont alors ajoutés puis la plaque est incubée entre 3 et 24 heures à 20°C dans l'obscurité. Le dosage est ensuite réalisé par lecture de la plaque à 414 nm.
Pour quantifier la longueur télomérique, on établit une relation entre l 'absorbance à 414 nm (A4| nm) et le nombre d'unités télomériques/ml pour un échantillon étalon déposé sur la même plaque que les échantillons à doser. Cette relation répond à l'équation suivante : a x (unités télo/ml) + b dans laquelle a représente la pente de la droite A4i4nm = f (unités télomériques/ml), et b l'ordonnée à l'origine de cette droite, soit l'absorbance mesurée lorsque le nombre d'unités télomériques/ml = 0.
On considère que les 46 chromosomes d'une cellule diploïde représentent une masse de 6xl0"12 g. Le calcul du nombre d'unités télomériques de l'échantillon étalon se fait alors de la façon suivante : Unités télo/ml = 46 x C x L x 2/(6 x 6xl0"12), avec C = concentration en ADN de l'échantillon (g/ml) et L = longueur d'un télomère en paire de base (pb).
En ce qui concerne l'échantillon à doser, on établit le calcul suivant : Unités télo/ml = (A4i4,ιm - b)/a
Chromosomes/ml = C x 46 / 6.10" "
L (pb) = (unités télo/ml) x 6/[(chromosomes/ml)x2]
5) Détermination de la longueur des télomères par hybridation de type Southern blot
(méthode comparative de référence) A titre comparatif, les longueurs moyennes télomériques ont également été mesurées par la méthode classique d'hybridation de type Southern blot. Pour ce faire, l'ADN est purifié à partir de 106 cellules par extractions phénol/chloroforme selon les méthodes couramment utilisées par l'Homme du métier. Pour estimer la taille des répétitions télomériques, 2 μg d'échantillon d'ADN sont digérés par des endonucléases de restriction Rsal et Hinfl (Biolabs) à une concentration de 5 unités/μg d'ADN pendant 2 heures à une température de 37°C.
L'échantillon d'ADN ainsi digéré est ensuite séparé par électrophorèse dans un gel d'agarose à 0,6 % pendant 18 heures, puis transféré sur une membrane de nylon, et enfin fixé sur la membrane sous rayonnement ultra violet. La membrane est ensuite hybridée avec une sonde télomérique
(TTAGGG)5 marquée au ATP-P-γ-32 à l'aide du kit de marquage aléatoire commercialisé par la société Roche.
L'hybridation est réalisée à 50°C pendant au moins 16 heures. La membrane est ensuite lavée 2 fois avec du tampon SSPE 2x (Tampon Phosphate 0,2 M, 2,98 M NaCl, 0,02 M EDTA, pH environ 7,4)-SDS 0,1% et exposé pendant une nuit en cassette de détection du phosphore (Storm). L'acquisition des images est réalisée à l'aide du logiciel NIH image V 1.6.2. et la position des marqueurs de taille (1 kb Ladder et λ-Hindffl) est reportée sur l'image ainsi obtenue. La distance de migration est exprimée en pixels et l'intensité du signal en niveaux de gris. Le profil densitométrique des fragments télomériques est ensuite quantifié à l'aide du logiciel
Profit® (Quantom Soft). Après soustraction du bruit de fond, la longueur moyenne des tel om ères est calculée selon la méthode décrite par Ducray C. et al, Oncogene, 1991,
18(29), 421 1 -4223.
II - Résultats
1 ) Détermination de la taille des fragments d'ADN obtenus après lyse et sonication 5 Après migration sur gel d'agarose, l'ADN, dont la taille des fragments est comprise entre moins de 100 pb et plus de 25 000 pb, est observé sous la forme d'un "smear".
2) Quantification de l'ADN
Les résultats obtenus apparaissent sur la figure 1 en annexe qui o représente la fluorescence (en ordonnée) en fonction de la quantité d'ADN en ng, dans le cas d'ADN étalons (ADN lkb ladder, Roche (losanges noirs) et 200 bp ladder,
Roche (carrés noirs)) ou d'ADN extrait de cellules CIM (triangles noirs).
Ces résultats montrent que la variation de la fluorescence est la même qu'il s'agisse de l'ADN d'un lysat cellulaire ou d'un ADN étalon. 5 Le contenu des lysats cellulaires neutralisés n'a donc pas d'influence sur le dosage de la quantité d'ADN par fluorescence. La taille des fragments obtenus n'influence pas le signal fluorescent obtenu car les courbes sont identiques pour les lysats cellulaires et les ADN étalons qui présentent des fragments d'ADN de taille variable de 1 1 000 pb à 10 pb. 0 Le contenu des lysats cellulaires neutralisés et la taille des fragments d'ADN obtenus par lyse des cellules n'ont donc pas d'influence sur le dosage de la quantité d'ADN par fluorescence
Les figures 2 et 3 en annexe qui représentent la quantité d'ADN extraite dosée par fluorescence (en ordonnée) en fonction du nombre de cellules dans 100 μl de NaOH 1 M (en abscisse), dans le cas de lysats neutralisés dilués 10 fois
(figure 2) et 100 fois (figure 3).
Ces résultats montrent que dans le cas où les lysats sont dilués 10 fois, la relation entre la fluorescence et le nombre de cellules est linéaire jusqu'à
12.106 cellules/ 100 μl de NaOH 1 M ; et dans le cas où les lysats sont dilués 100 fois, la relation est linéaire jusqu'à 13.106 cellules/100 μl de NaOH 1 M. Cela indique que la perte de linéarité n'est pas due à la méthode de dosage par fluorescence utilisée et décrite ci-dessus mais au rendement de lyse qui diminue au-delà de 12.106 cellules/100 μl de NaOH 1 M. Par conséquent, afin d'obtenir un rendement de lyse constant, on utilisera de préférence des culots cellulaires ne dépassant pas 12.106 cellules/100 μl de NaOH 1 M.
3 ) Détermination de la longueur des télomeres par hybridométrie selon l'Invention
Les résultats obtenus sont reportés sur la figure 4 en annexe qui représentent les valeurs d'absorbance à 414 nm (en ordonnée) en fonction du nombre d'unités télomériques/ml (en abscisse), dans le cas d'un lysat de cellules CIM. 4) Détermination de la longueur des télomeres selon la méthode Southem blot et corrélation avec les résultats obtenus selon le procédé conforme à l'Invention
Les longueurs télomériques obtenues en mettant en œuvre chacune des deux techniques décrites ci-dessus (selon l'Invention et selon la méthode Southem blot) ont été reportées sur la figure 5 annexée. Sur cette figure, la longueur moyenne des télomeres (en paires de bases) déterminée selon le procédé conforme à l'Invention (axe des ordonnées) est comparée à celle obtenue par la méthode classique Southem blot (axe des abscisses).
Ces résultats montrent une forte corrélation entre les deux techniques de détermination de la taille moyenne des télomeres (coefficient de corrélation : 0,75).
L'ensemble de ces résultats met en évidence que le procédé d'extraction et de fractionnement de l'ADN conforme à l'Invention peπnet d'aboutir à un lysat cellulaire pouvant être utilisé afin de déterminer la longueur des télomeres par hybridométrie, et ce de façon plus aisée, plus rapide et plus performante que selon les techniques classiquement utilisées dans Part antérieur.
Selon une forme de réalisation particulière de l'Invention, l'ensemble des réactifs mis en œuvre dans cet exemple peut se présenter sous la forme d'un dispositif à plusieurs compartiments (kit) comprenant au moins une solution d'ADN étalon, un oligonucléotide capteur, un oligonucléotide traceur, un tampon de dilution tel qu'un tampon phosphate de potassium, une base forte telle que la soude 1 M, un substrat fluorescent tel que le SYBr Green, un tampon d'hybridation tel que par exemple celui décrit précédemment, un complexe streptavidine:enzyme tel que la G4- Slr décrite précédemment, du réactif d'Ellman et d'une ou plusieurs plaques de microtitration.
Selon une forme de réalisation particulière de ce dispositif l'oligonucléotide peut être greffé sur les plaques de microtitration.
Le kit tel que décrit ci-dessus peut être utilisé au cours du procédé conforme à l'Invention, pour déterminer, en valeur absolue, les quantités d'ADN ou les longueurs télomériques de l'ADN dans un échantillon biologique. EXEMPLE 2 : CORRELATION ENTRE LA QUANTITE D'ADN ET LE COMPTAGE DES PBMCs LORS DU DOSAGE DES METABOLITES INTRACELLULAIRES DES INTIs.
Dans le cadre des dosages intracellulaires des métabolites phosphorylés des inhibiteurs nucléosidiques de la transcriptase inverse (INTI) du VIH dans les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMCs), le nombre de PBMCs obtenu pour un échantillon après séparation du tube CPT est corrélé à la quantité d'ADN marqué par un intercalent fluorescent. I - Matériels et méthodes 1 ) Préparation de la gamme étalon et des contrôles qualité
On isole, à partir de trois poches de sang différents fournies par l'Établissement Français du sang (échantillons 1 à 3), les PBMCs grâce à des tubes CPT (Becton-Dickinson, réf. 332761) et selon la technique indiquée par le fabricant.
On mesure le nombre de PBMCs isolées par comptage avec une cellule de Malassez. Ce comptage est réalisé à partir de deux dilutions de la suspension de PBMCs (l/20ème et l/40ème), en déposant 20 μl de chaque dilution précédente et comptage en duplicate sur 10 carreaux.
On prépare une dilution A (standard 1) contenant 25.106 PBMCs. Cette dilution constitue le standard le plus concentré. Elle sert ensuite à préparer les 6 dilutions standard de calibration extemporanément à chaque dosage (cf. Mode Opératoire point 3) ci-après). A partir de la dilution A décrite ci-dessus, on prépare également plusieurs séries de contrôle de qualité : (CQ), de concentrations suivantes : - CQ n° l = 2.106 PBMCs par échantillon,
- CQ n°2 = 5.106 PBMCs par échantillon,
- CQ n°3 = 10.106 PBMCs par échantillon
- CQ n°4 = 15.106 PBMCs par échantillon, et - CQ n°5 = 20.106 PBMCs par échantillon.
Trois CQ seront inclus dans chaque série d'analyse, par exemple un CQ n° 1 , un CQ n°3 et un CQ n°5.
Le standard 1 et les CQ sont ensuite centrifugés à environ 1 200 g pendant 3 minutes à 4°C. Après élimination du surnageant, les culots de standard et de CQ sont congelés à sec à - 80°C.
2) Préparation des échantillons
La préparation des échantillons issus de patients HIV positif est réalisée à partir d'un prélèvement de sang (environ 8 ml) PBMCs, grâce à des tubes
CPT comme décrit précédemment. Les isolats de PBMCs sont ensuite centrifugés à environ 1 200 g pendant 3 minutes à 4°C. Après élimination du surnageant, les culots de PBMCs sont congelés à sec à -80°C.
3) Dosage de l'ADN
Ce dosage intervient sur les culots de standard 1, de CQ et d'échantillons préparés ci-dessus. Mode opératoire :
On ajoute à chaque culot, 500 μl d'un mélange Tris HC1 0,05 M pH 7,4 /méthanol (30/70). Le contenu du tube est alors transféré dans un nouveau tube Eppendorf et centrifugé à 18 000 g pendant 30 minutes à 4°C. Le surnageant est prélevé et conservé pour le dosage ultérieur des INTI du VIH. On ajoute au culot de centrifugation 200 μl de NaOH 1 M, puis on soumet le culot à une sonication pendant 30 minutes. Les culots soniqués sont alors incubés pendant une nuit à température ambiante (entre 20 et 24°C).
La lyse cellulaire est ensuite arrêtée par ajout de 500 μl de tampon phosphate de potassium 1 M de pH 7,4. Le lysat cellulaire ainsi neutralisé de standard 1, contenant 25.106 cellules, est dilué de 2 en 2 en tampon phosphate de potassium 1 M, pH = 7,4 afin d'obtenir les 6 standards de calibration. Les concentrations des standards obtenues sont alors les suivantes : 25.10° ; 12,5.106 ; 6,25.106 ; 3,13.10e ; 1.56.106 et 0,78.106 cel lules par standard.
Le lysat cellulaire échantillon (extrait d'ADN) est dilué au 1/10e en tampon phosphate de potassium. On dépose ensuite au fond d'un puits d'une plaque de microtitration opaque (MUNCH®, Brand Product), 10 μl d'extrait d'ADN dilué au
1 / 10ύ à 100 μl de SYBr Green (réf. : S-75S5, Molecular Probes) au 1/10 000è en eau millipore.
La lecture se fait au bout de 60 minutes à l'aide d'un fluorimètre Fluoroscan® II, Labsystems (excitation 465 nm, émission 530 nm).
Pour les standards, on trace la relation linéaire entre les résultats des comptages obtenus sur cellule de Malassez et la méthode proposée de quantification de l'ADN. On obtient la droite de régression de type y = ax + b où y est la valeur du signal fluorescent et x le nombre de cellules (voir figure 6 annexée). Sur cette figure, le résultat des comptages obtenus sur cellule de
Malassez est reporté sur l'axe des abscisses (nombre de cellules x 106) et les signaux de fluoreceαce obtenus selon la méthode de quantification de l'ADN conforme sont reportés sur l'axe des ordonnées.
Sur cette figure, y = 0,6744x - 0,0927 avec un coefficient de corrélation (R2) de 0,9995.
Pour les échantillons et les CQ, connaissant la valeur de y (signal en fluorescence), on calcule, à l'aide de cette équation, le nombre de cellules.
Les valeurs calculées pour les échantillons doivent être comprises dans l'étendue de la gamme. Pour chaque échantillon, la mesure est effectuée 4 fois, chaque mesure intervenant à des jours différents.
II- Résultats
Les résultats obtenus sont reportés dans le Tableau I ci-après : TABLEAU I
Ces résultats montrent que le procédé d'analyse quantitative de molécules d'acides nucléiques confomie à l'invention peut être appliqué, de façon reproductible, à la numération cellulaire. En effet, le CV obtenu est inférieur à 20% quelle que soit la quantité initiale de cellules (entre 2,5.106 et 19.106 cellules).
Ces résultats mettent également en évidence l'exactitude de la méthode. En effet, lorsque l'on compare les résultats obtenus en mettant en œuvre le procédé conforme à l'invention et les résultats obtenus par comptage classique à l'aide d'une cellule de Malassez, on constate que les écarts entre les valeurs obtenues par ces deux méthodes ne différent pas de plus de 10 %, quelle que soit la quantité initiale de cellules (entre 2,5.10° et 19.106 cellules). Selon une forme de réalisation particulière de l'Invention, l'ensemble des réactifs mis en œuvre dans cet exemple peuvent se présenter sous la forme d'un dispositi f à plusieurs compartiments (kit) comprenant au moins un standard de calibration constitué d'une quantité connue de PBMCs, un contrôle qualité constitué d'une quantité connue de PBMCs, un contrôle qualité lysé constitué d'une quantité connue de PBMCs lysées, un tampon de dilution tel que le tampon phosphate de potassium, une base forte telle que la soude 1 M, un substrat fluorescent tel que le SYBr Green et une ou plusieurs plaques de microtitration.
Le kit tel que décrit précédemment peut être utilisé au cours du procédé conforme à l'Invention, pour la cellulaire dans un échantillon biologique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection et d'analyse quantitative de molécules d'acides nucléiques à partir d'un échantillon biologique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une phase d'extraction desdites molécules d'acides nucléiques comprenant les étapes suivantes : a) la mise en contact d'un échantillon biologique comprenant lesdites molécules d'acides nucléiques avec une base forte présentant une molarité suffisante pour conférer à l'échantillon biologique un pH supérieur à 13, b) la lyse du mélange obtenu jusqu'à dissolution complète de l'échantillon biologique, et c) la neutralisation du milieu réactionnel, pour obtenir des fragments de molécules d'acides nucléiques aléatoires neutralisés.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'échantillon biologique est constitué de suspensions de culots cellulaires, d'ADN purifié à partir de cultures cellulaires ou d'homogénats tissulaires.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'échantillon est une suspension de culots cellulaires et que la concentration cellulaire au sein de ladite suspension comprise entre 5.104 et 1.108 cellules/ml de base forte.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'échantillon biologique est de l'ADN purifié à partir de cultures cellulaires, et que la concentration de l'ADN est comprise entre 3.10"4 et 0,6 mg d'ADN/ml de base forte.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la base forte est choisie parmi la soude et la potasse.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la molarité de la base forte est comprise entre 0,7 et 1,5 M.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étape b) de lyse est conduite pendant une durée comprise entre 15 minutes et 24 heures.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étape b) de lyse est réalisée à une température comprise entre la température ambiante et 100°C.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé par le fait que la phase d'extraction comprend une étape supplémentaire de sonication de l'échantillon biologique.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lors de l'étape c) de neutralisation, le pH du milieu réactionnel est amené à une valeur comprise entre 6 et 8.
1 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'étape c) de neutralisation est réalisée par ajout de 5 à 7 volumes d'un tampon pour un volume de base forte.
12. Utilisation du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour déterminer, en valeur absolue, les quantités d'ADN ou les longueurs télomériques de l'ADN dans un échantillon biologique.
13. Utilisation du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour la numération cellulaire dans un échantillon biologique.
14. Utilisation d'un dispositif à plusieurs compartiments (kit) comprenant au moins une solution d'ADN étalon, un oligonucléotide capteur, un oligonucléotide traceur, un tampon de dilution, une base forte, un substrat fluorescent, un tampon d'hybridation, un complexe streptavidine: enzyme, du réactif d'Ellman et d'une ou plusieurs plaques de microtitration au cours du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour déterminer, en valeur absolue, les quantités d'ADN ou les longueurs télomériques de l'ADN dans un échantillon biologique.
15. Utilisation d'un dispositif à plusieurs compartiments (kit) comprenant au moins un standard de calibration constitué d'une quantité connue de PBMCs, un contrôle qualité constitué d'une quantité connue de PBMCs, un contrôle qualité lysé constitué d'une quantité connue de PBMCs lysées, un tampon de dilution, une base forte, un substrat fluorescent et une ou plusieurs plaques de microtitration, au cours du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour la cellulaire dans un échantillon biologique.
EP02793232A 2001-12-07 2002-11-14 Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications. Withdrawn EP1451361A2 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0115843A FR2833273B1 (fr) 2001-12-07 2001-12-07 Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications
FR0115843 2001-12-07
PCT/FR2002/003889 WO2003048386A2 (fr) 2001-12-07 2002-11-14 Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1451361A2 true EP1451361A2 (fr) 2004-09-01

Family

ID=8870223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02793232A Withdrawn EP1451361A2 (fr) 2001-12-07 2002-11-14 Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050118593A1 (fr)
EP (1) EP1451361A2 (fr)
AU (1) AU2002358892A1 (fr)
FR (1) FR2833273B1 (fr)
WO (1) WO2003048386A2 (fr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7202092B2 (en) 2001-07-13 2007-04-10 Roche Diagnostics Operations, Inc. Indinavir derivatives useful in immunoassay
US7157561B2 (en) 2001-07-13 2007-01-02 Roche Diagnostics Operations, Inc. Methods of inhibiting transmission of a costimulatory signal of lymphocytes
US20050277121A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Ambion, Inc. Crude biological derivatives competent for nucleic acid detection
US9556427B2 (en) 2013-02-27 2017-01-31 Syngenta Participations Ag Methods and compositions for preparation of nucleic acids
EP3102677A4 (fr) * 2014-02-04 2017-06-28 Syngenta Participations AG Réactif d'extraction d'adn génomique et procédé afférent

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19724781C2 (de) * 1997-06-12 2003-03-20 Werner E G Mueller Mikro-Methode zur Schnellbestimmung von DNA-Schäden und deren Reparatur unter Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffs Picogreen und ihre Anwendung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO03048386A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2002358892A8 (en) 2003-06-17
WO2003048386A2 (fr) 2003-06-12
AU2002358892A1 (en) 2003-06-17
US20050118593A1 (en) 2005-06-02
FR2833273B1 (fr) 2004-08-13
FR2833273A1 (fr) 2003-06-13
WO2003048386A3 (fr) 2004-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH647870A5 (fr) Procede d'analyse d'une sequence ou fragment determine d'acide nucleique et moyens de mise en oeuvre du procede.
WO2013049504A1 (fr) Préparation et séquençage d'un échantillon d'adn
EP0827552B1 (fr) Detection d'une sequence nucleotidique avec amplification de signal
EP1451361A2 (fr) Procede de detection et d'analyse quantitative de molecules d'acides nucleiques comprenant une etape d'extraction par une base forte et applications.
EP0763602B1 (fr) Détection des Entérobactéries
EP3878971A1 (fr) Procédé pour détecter et éventuellement quantifier un analyte avec un oligonucléotide à double structure tige-boucle et ledit oligonucléotide
Hodne et al. Single-cell qPCR on dispersed primary pituitary cells-an optimized protocol
WO1986000074A1 (fr) Acides nucleiques marques chimiquement, leur utilisation et necessaire pour sa mise en oeuvre
EP1554396A2 (fr) Essai de deplacement destine a la detection d'hybridations d'oligomeres d'acide nucleique
CN116732141B (zh) 一种快速检测生物dna特异性的方法
FR2941240A1 (fr) Procede pour determiner la sensibilite d'un patient a contracter une infection nosocomiale.
WO2015036705A1 (fr) Méthode de diagnostic des hémopathies malignes et kit associé
EP0353124B1 (fr) Procédé de marquage d'une sonde nucléique et trousse de réactifs pour la mise en oeuvre de ce procédé
CA2354607C (fr) Methode de detection et/ou de quantification d'une fonction connue a partir d'un echantillon d'acides nucleiques
WO2003018834A2 (fr) Essai de deplacement destine a la detection d'hybridations d'oligomeres d'acide nucleique
EP1137802B1 (fr) Procede de determination de l'activite d'une substance mettant en oeuvre un test fonctionnel in vitro
US20230408508A1 (en) System and method for diagnosis of oral disease
FR2718461A1 (fr) Procédé de détection d'un site de restriction dans une séquence d'ADN.
WO2022096893A1 (fr) Dispositif
CA2610057A1 (fr) Methode et trousses de detection de mutations associees a maladies genetiques recessives
EP1257666A1 (fr) Methode de detection d'une inteine specifique de mycobacterium tuberculosis et son utilisation pour le diagnostic de la tuberculose
FR3126983A1 (fr) Oligonucléotide à double structure tige-boucle et utilisation dans la détection d’analytes d’intérêt
CA2134539C (fr) Procede de selection et/ou d'obtention de sondes capables de detecter de nouvelles regions a nombres variable de repetitions en tandem, sondes pouvant etre ainsi obtenues et leursutilisations
WO2023126329A1 (fr) Oligonucléotide linéaire et utilisation dans la détection d'analytes d'intérêt
EP2823067B1 (fr) Utilisation de rbm39 comme biomarqueur

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20040608

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20051031

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20070605