ITRM960404A1 - PROCEDURE FOR THE DETECTION OF HCV SPECIFIC NUCLEIC ACIDS - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: accompanying a patent application for industrial invention entitled:
“Procedimento per la rivelazione di acidi nucleici specifici di HCV” "Procedure for the detection of specific HCV nucleic acids"
La presente invenzione concerne un procedimento per la rivelazione di acidi nucleici specifici del virus dell’epatite C (HCV). The present invention relates to a process for the detection of specific nucleic acids of the hepatitis C virus (HCV).
Più in particolare l’invenzione riguarda un procedimento migliorato di rivelazione di DNA amplificato specifico per HCV, che utilizza la reazione a catena della polimerasi (PCR) in un unico passaggio, con condizioni di reazione controllate e ottimizzate, ed un sistema di rivelazione dei prodotti amplificati. More specifically, the invention relates to an improved HCV-specific amplified DNA detection process, which uses the polymerase chain reaction (PCR) in a single step, with controlled and optimized reaction conditions, and a product detection system. amplified.
Uno dei metodi più diffusi per la rivelazione di acidi nucleici specifici per HCV è basato sulla retrotrascrizione dell'RNA virale in cDNA, seguita da un doppio passaggio di amplificazione (nested PCR) della regione più conservata (5'UTR). Il prodotto amplificato del secondo passaggio può essere identificato mediante metodi di rivelazione quali quelli elettroforetici o quelli che utilizzano segnali enzimatici. La doppia amplificazione consente di raggiungere una sensibilità tale da identificare anche poche copie di RNA virale. Per contro il doppio passaggio PCR presenta notevoli inconvenienti dovuti soprattutto a problemi di contaminazione di DNA specifico generato in precedenti amplificazioni, tempi operativi, costi. One of the most popular methods for detecting HCV-specific nucleic acids is based on the reverse transcription of the viral RNA into cDNA, followed by a double-step amplification (nested PCR) of the most conserved region (5'UTR). The amplified product of the second step can be identified by detection methods such as electrophoretic ones or those using enzymatic signals. The double amplification allows to reach a sensitivity such as to identify even a few copies of viral RNA. On the other hand, the double PCR step has considerable drawbacks due above all to problems of contamination of specific DNA generated in previous amplifications, operating times, costs.
Per ovviare a questi inconvenienti occorre disporre di un protocollo di amplificazione ad un solo passaggio, capace di raggiungere gli stessi livelli di sensibilità della PCR nested. To overcome these drawbacks, it is necessary to have a one-step amplification protocol capable of achieving the same sensitivity levels as nested PCR.
Gli autori della presente invenzione hanno, con questo obiettivo, ottimizzato le condizioni di reazione PCR della metodica nested, in modo da eliminare il secondo passaggio. Il sistema utilizzato per la rivelazione dei prodotti amplificati è il DNA Enzyme Immunoassay (DEIA), che prevede l'impiego di una sonda di cattura specifica e di un anticorpo monoclonale in grado di riconoscere selettivamente DNA a doppia elica (Maniero G. et al. Clin Chem. 37, 422-429). The authors of the present invention have, with this aim, optimized the PCR reaction conditions of the nested method, so as to eliminate the second step. The system used for the detection of the amplified products is the DNA Enzyme Immunoassay (DEIA), which involves the use of a specific capture probe and a monoclonal antibody capable of selectively recognizing double-stranded DNA (Maniero G. et al. Clin Chem. 37, 422-429).
La combinazione di tutti i parametri ottimizzati, sia per la amplificazione PCR che per la rivelazione, ha permesso di mettere a punto un procedimento in grado di rivelare DNA specifico per HCV, con una sensibilità comparabile se non maggiore del metodo a doppio passaggio, ma senza inconvenienti. The combination of all the optimized parameters, both for PCR amplification and for detection, has made it possible to develop a procedure capable of detecting HCV-specific DNA, with a sensitivity comparable if not greater than the double-pass method, but without inconveniences.
L'approccio seguito per l'ottimizzazione della PCR è basato sul confronto delle condizioni di reazione utilizzate per il primo passaggio nested (non rilevabile in DEIA) e per il secondo passaggio (rilevabile in DEIA), nonché su uno studio per l'individuazione di una sonda di cattura con caratteristiche ottimali per la rivelazione dell’amplificato con il metodo DEIA. The approach followed for PCR optimization is based on the comparison of the reaction conditions used for the first nested step (not detectable in DEIA) and for the second step (detectable in DEIA), as well as on a study for the identification of a capture probe with optimal characteristics for the detection of the amplified by the DEIA method.
C. Payan et al. J. Virol. Meth. (1995) 53,167-75 descrivono un procedimento per la rivelazione di acidi nucleici di HCV caratterizzato dall'unione in un singolo passaggio delle reazioni di retrotrascrizione e di amplificazione. Il processo di amplificazione è anch'esso caratterizzato da un singolo passaggio ma non è nested-PCR. Gli inneschi impiegati per la rivelazione sono stati dedotti dalla sequenza nucleotidica del genoma del virus HCV e precisamente dalla regione 5'-UTR altamente conservata tra le diverse varianti del virus. La concentrazione finale di cloruro di magnesio nella soluzione di PCR è di 1 mM, il rapporto [Mg<++>]/U Taq è di 35 nmol/U Taq. C. Payan et al. J. Virol. Meth. (1995) 53,167-75 describe a procedure for the detection of HCV nucleic acids characterized by the single-step joining of the reverse transcription and amplification reactions. The amplification process is also characterized by a single step but is not nested-PCR. The primers used for the detection were deduced from the nucleotide sequence of the HCV virus genome and precisely from the highly conserved 5'-UTR region among the different variants of the virus. The final concentration of magnesium chloride in the PCR solution is 1 mM, the ratio [Mg <++>] / U Taq is 35 nmol / U Taq.
C. Payan et al. Res. Virai. (1995) 146, 363-70 ottimizzano il procedimento descritto nel documento precedente, modificando la concentrazione di MgCl2 a 2 mM, le unità di Mu-MLV RNAsi e di Taq polimerasi, a 10 U ed 1 U rispettivamente, con un rapporto di 42 nmol [Mg<++>]/U Taq, e diminuendo il numero di copie di RNA rivelabili dal saggio da 15 a 10. C. Payan et al. Res. Virai. (1995) 146, 363-70 optimize the procedure described in the previous document, modifying the concentration of MgCl2 to 2 mM, the units of Mu-MLV RNase and of Taq polymerase, to 10 U and 1 U respectively, with a ratio of 42 nmol [Mg <++>] / U Taq, and decreasing the number of RNA copies detectable by the assay from 15 to 10.
Risulta evidente pertanto che modifiche anche minime delle condizioni generali di reazione possono migliorare in maniera significativa la resa e la sensibilità della reazione. It is therefore evident that even minimal changes in the general reaction conditions can significantly improve the yield and sensitivity of the reaction.
Forma pertanto oggetto della presente invenzione un procedimento per la rivelazione di acidi nucleici specifici per il virus dell’epatite C (HCV) comprendente le fasi di: Therefore, the subject of the present invention is a process for the detection of specific nucleic acids for the hepatitis C virus (HCV) comprising the steps of:
a) retrotrascrizione dell'RNA virale a mezzo di innesco avente una sequenza sostanzialmente omologa a quella di uno dei seguenti oligonucleotidi: a) reverse transcription of viral RNA by means of primer having a sequence substantially homologous to that of one of the following oligonucleotides:
1CH: 5' GGT GCA CGG TCT ACG AGA CCT 3', 1CH: 5 'GGT GCA CGG TCT ACG AGA CCT 3',
1TS; 5' GCG ACC CAA CAC TAC TCG GCT 3' , 1TS; 5 'GCG ACC CAA CAC TAC TCG GCT 3',
PT2: 5' CGG TGT ACT CAC CGG TTC 3 ' ; PT2: 5 'CGG TGT ACT CAC CGG TTC 3';
b) amplificazione con metodo di reazione a catena della polimerasi (PCR) a singolo passaggio in cui l’innesco è di sequenza sostanzialmente omologa a quella di uno dei seguenti oligonucleotidi: 2CH: 5'AAC TAC TGT CTT CAC GCA GAA 3', b) amplification with a single-step polymerase chain reaction (PCR) method in which the primer is of a sequence substantially homologous to that of one of the following oligonucleotides: 2CH: 5'AAC TAC TGT CTT CAC GCA GAA 3 ',
4CH: 5' ATG GCG TTA GTA TGA GTG 3 ; 4CH: 5 'ATG GCG TTA GTA TGA GTG 3;
e il rapporto tra concentrazione di ioni Mg<++ >e Taq polimerasi nella miscela di reazione è di circa 100 nmoli/unità di enzima; and the ratio between the concentration of Mg <++> ions and Taq polymerase in the reaction mixture is about 100 nmoles / unit of enzyme;
c) rivelazione del prodotto amplificato con metodo DEIA a mezzo di utilizzo dell’oligonucleotide sonda PT21 di sequenza: c) detection of the amplified product with the DEIA method by using the sequence probe PT21 oligonucleotide:
5' GGG AGA GCC ATA GTG GTC TGC 3' , o di oligonucleotide di sequenza sostanzialmente omologa o complementare ad esso. 5 'GGG AGA GCC ATA GTG GTC TGC 3', or of an oligonucleotide of substantially homologous or complementary sequence to it.
Costituisce ulteriore oggetto della presente invenzione l’uso dell’oligonucleotide PT21 o di un oligonucleotide di sequenza sostanzialmente omologa o complementare ad esso come sonda per la rivelazione con il metodo DEIA di acidi nucleici specifici per HCV. A further object of the present invention is the use of the oligonucleotide PT21 or an oligonucleotide of substantially homologous or complementary sequence to it as a probe for the detection with the DEIA method of nucleic acids specific for HCV.
Costituisce ulteriore oggetto della presente invenzione una composizione per la rivelazione con il metodo DEIA di acidi nucleici specifici per HCV comprendente l’oligonucleotide PT21 o un oligonucleotide di sequenza sostanzialmente omologa o complementare ad esso. A further object of the present invention is a composition for the detection with the DEIA method of nucleic acids specific for HCV comprising the oligonucleotide PT21 or an oligonucleotide of substantially homologous or complementary sequence to it.
Dal confronto tra i due passaggi della PCR nested, come in Tabella 2, emerge che le principali differenze sono: 1) sequenze degli inneschi impiegati; 2) concentrazione di MgCl2 (attivatore della From the comparison between the two steps of the nested PCR, as in Table 2, it emerges that the main differences are: 1) sequences of the primers used; 2) concentration of MgCl2 (activator of
polimerasi Taq); 3) concentrazione del tampone (TRIS-HCl pH 8.3); 4) polymerase Taq); 3) buffer concentration (TRIS-HCl pH 8.3); 4)
forza ionica della soluzione (soprattutto in funzione della ionic strength of the solution (especially as a function of the
concentrazione di KCl); 5) concentrazione dei deossinucleotiditrifosfato concentration of KCl); 5) concentration of deoxynucleotid triphosphate
(dNTP). Le sequenze degli inneschi utilizzati sono illustrate nella (dNTP). The sequences of the primers used are illustrated in
Tabella 1a seguente. Table 1a below.
Tabella 1a Table 1a
Sequenza degli inneschi utilizzati Sequence of primers used
Le sequenze della sonde utilizzate per la rivelazione sono The probes sequences used for the detection are
illustrate nella Tabella 1b. shown in Table 1b.
Tabella 1b Table 1b
Tabella 2 Table 2
Parametri dei due passaggi della nested PCR Parameters of the two steps of nested PCR
La concentrazione tiene conto anche dei dNTP aggiunti nel passaggio di retrotrascrizione. The concentration also takes into account the dNTPs added in the reverse transcription step.
1) PREPARAZIONE DEL CAMPIONE 1) PREPARATION OF THE SAMPLE
I sieri da saggiare con metodica PCR nested e PCR a singolo passaggio sono stati trattati per estrarre l'RNA eventualmente presente. Per l'estrazione sono stati utilizzati prodotti attualmente commercializzati quali RNAzol B e ULTRASPEC (Biotecx), seguendo le istruzioni della casa. The sera to be tested with nested PCR and single pass PCR methods were treated to extract any RNA present. For the extraction, currently marketed products such as RNAzol B and ULTRASPEC (Biotecx) were used, following the instructions of the house.
2) PROTOCOLLO NESTED 2) NESTED PROTOCOL
La nested PCR per la rivelazione di RNA HCV nella regione 5'UTR è stata utilizzata come riferimento. 5 pi di RNA estratto sono stati retrotrascritti in un volume di 25 μl contenente TRIS-HCl pH 8.3 22.5 mM finale, KCl 62.5 mM finale, MgCl2 4 mM finale, dNTP 250 μΜ, AMV-RT 4U, 2 μΜ innesco antisenso 1CH, 25 U di enzima inibitore delle RNAsi (HRPI). La retrotrascrizione è stata condotta a 42°C per 1 ora e in seguito l’enzima è stato denaturato a 100°C per 10 minuti. Il primo passaggio delta nested PCR è stato eseguito in un volume di 100 pi contenente cDNA (25 μl provenienti dalla retrotrascrizione), TRIS-HCl pH 8.3, 22.5 mM, KCl 62.5 mM, MgCl2 4 mM, dNTP 200 μΜ (concentrazione riferita solo ai dNTP presenti in questo passaggio), innesco senso 2CH 0.5 μΜ; 2.5 U Taq polimerasi; ciclo termico: 94°C 1 min.; 50°C 1 min., 72°C 2 min.; 35 cicli. Per il II passaggio 3 μl del I passaggio sono stati riamplificati in un volume di 100 μl contenente TRIS-HCl pH 8.3 10 mM, KCl 50 mM, MgCl2 1.5 mM, dNTP 200 μΜ, innesco antisenso interno 1TS 0.5 μΜ, innesco senso interno 4CH 0.5 μΜ; 2.5 U Taq polimerasi; ciclo termico: 94°C 1 min., 50°C 1 min., 72°C 2 min.; 25 cicli. Nested PCR for the detection of HCV RNA in the 5'UTR region was used as a reference. 5 µl of extracted RNA was back-transcribed in a volume of 25 μl containing TRIS-HCl pH 8.3 final 22.5 mM, final KCl 62.5 mM, final MgCl2 4 mM, dNTP 250 μΜ, AMV-RT 4U, 2 μΜ antisense primer 1CH, 25 U of RNase inhibitor enzyme (HRPI). The reverse transcription was carried out at 42 ° C for 1 hour and then the enzyme was denatured at 100 ° C for 10 minutes. The first step delta nested PCR was performed in a volume of 100 µl containing cDNA (25 μl from the reverse transcription), TRIS-HCl pH 8.3, 22.5 mM, KCl 62.5 mM, MgCl2 4 mM, dNTP 200 μΜ (concentration referred only to dNTP present in this step), trigger sense 2CH 0.5 μΜ; 2.5 U Taq polymerase; thermal cycle: 94 ° C 1 min .; 50 ° C 1 min., 72 ° C 2 min .; 35 cycles. For the second step 3 μl of the first step were re-amplified in a volume of 100 μl containing TRIS-HCl pH 8.3 10 mM, KCl 50 mM, MgCl2 1.5 mM, dNTP 200 μΜ, internal antisense trigger 1TS 0.5 μΜ, internal sense trigger 4CH 0.5 μΜ; 2.5 U Taq polymerase; thermal cycle: 94 ° C 1 min., 50 ° C 1 min., 72 ° C 2 min .; 25 cycles.
20 μl di ciascun prodotto amplificato sono stati testati mediante il saggio DEIA utilizzando come sonda un oligonucleotide di sequenza 3CH. 20 μl of each amplified product were tested by the DEIA assay using a 3CH sequence oligonucleotide as a probe.
Vengono di seguito riportate le prove sperimentali eseguite tenendo conto dei parametri che differenziano il i e il II passaggio . Per tutte le condizioni operative saggiate la quantità di enzima AMV-RT impiegato nella retrotrascrizione è stata di 15 U/campione. The experimental tests carried out taking into account the parameters that differentiate the first and second pass are reported below. For all the operating conditions tested, the quantity of AMV-RT enzyme used in the reverse transcription was 15 U / sample.
3) VARIAZIONE di SEQUENZA degli INNESCHI IMPIEGATI Diverse combinazioni di inneschi utilizzati nella nested PCR sono state saggiate nella reazione RT-PCR a singolo passaggio. 3) SEQUENCE VARIATION of the primers used Different combinations of primers used in the nested PCR were tested in the single step RT-PCR reaction.
Innesco esterni nested: 1CH (antisenso) / 2CH (senso) Innesco interni nested: 1TS (antisenso) / 4CH (senso) Innesco esterno/intemo nested: 1CH (antisenso) / 4CH (senso) Innesco interno/esterno nested: 1TS (antisenso) / 2CH (senso) E stato anche saggiato l'innesco antisenso PT2. Sono stati inoltre saggiati gli inneschi descritti nella domanda di brevetto EP 529493, identificati come PKY78 antisenso e PKY80 senso. Nested external trigger: 1CH (antisense) / 2CH (sense) Nested internal trigger: 1TS (antisense) / 4CH (sense) External / internal trigger nested: 1CH (antisense) / 4CH (sense) Internal / external trigger nested: 1TS (antisense) ) / 2CH (sense) The antisense trigger PT2 was also tested. The triggers described in patent application EP 529493, identified as PKY78 antisense and PKY80 sense, were also tested.
Per tutte le combinazioni di inneschi impiegate le condizioni di reazione sono state le seguenti: For all the combinations of primers used the reaction conditions were the following:
- la retrotrascrizione è avvenuta come descritto nel protocollo nested (ad eccezione delle unità di AMV-RT); - the reverse transcription took place as described in the nested protocol (with the exception of the AMV-RT units);
- la PCR è stata condotta in un volume finale di 100 pi contenente cDNA, TRIS-HCl pH 8.3 22.5 mM finale, KCl 62.5 mM finale, MgCl2 4 mM finale, dNTP 200 μΜ (solo dNTP aggiunti in questo passaggio), innesco senso (a seconda delle combinazioni) 0.5 μΜ. 2.5 U Taq polimerasi; ciclo termico: 94°C 1 min., 50°C 1 min., 72°C 2 min.; 45 cicli; - PCR was carried out in a final volume of 100 µl containing cDNA, TRIS-HCl pH 8.3 final 22.5 mM, final KCl 62.5 mM, final MgCl2 4 mM, dNTP 200 μΜ (only dNTP added in this step), priming sense ( depending on the combinations) 0.5 μΜ. 2.5 U Taq polymerase; thermal cycle: 94 ° C 1 min., 50 ° C 1 min., 72 ° C 2 min .; 45 cycles;
- 20 μl di ciascun prodotto amplificato sono stati saggiati mediante il saggio DNA Enzyme Immunoassay utilizzando come sonda la sequenza 3CH. - 20 μl of each amplified product were assayed by the DNA Enzyme Immunoassay using the 3CH sequence as probe.
La sola variazione delle combinazioni degli inneschi 1CH, 2CH, 4CH, 1TS, PT2 non è stata in grado di consentire una amplificazione cosi efficiente da poter rivelare il prodotto amplificato dopo un solo passaggio PCR. Lo stesso dicasi per l'impiego di sequenze "alternative" a quelle utilizzate nel protocollo nested (innesco EP 529493) che hanno dato esito positivo solo in uno dei campioni (Tabella 3, valori positivi in grassetto). The variation of the combinations of primers 1CH, 2CH, 4CH, 1TS, PT2 alone was not able to allow an amplification so efficient as to be able to detect the amplified product after a single PCR step. The same applies to the use of "alternative" sequences to those used in the nested protocol (primer EP 529493) which gave a positive result only in one of the samples (Table 3, positive values in bold).
Tabella 3 Table 3
4) VARIAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE di MgCl2 4) CHANGE IN THE CONCENTRATION of MgCl2
E' stato trovato che la concentrazione di MgCl2 (attivatore della Taq polimerasi) deve essere opportunamente modulata per ottenere il massimo di resa delia reazione di amplificazione. Sono state impiegate nel passaggio di amplificazione concentrazioni di MgCl2 pari a 1.5 mM, 2.5 mM, 4 mM, corrispondenti, rispettivamente, alle seguenti nmoli di Mg<++ >per unità di Taq: 60nmol; 100nmol; 160nmol. La reazione di retrotrascrizione è stata condotta come per il protocollo nested (ad eccezione delle unità di enzima). La PCR è stata condotta in un volume finale di 100 μl contenente il cDNA (25 μl provenienti dalla retrotrascrizione), TRIS-HCl pH 8.3 22.5 mM finale, KCl 62.5 mM finale, MgCl2 alle diverse concentrazioni, dNTP 200 μΜ (solo i dNTP aggiunti in questo passaggio), innesco 2CH 0,5 μΜ e 2,5 U Taq polimerasi. It has been found that the concentration of MgCl2 (activator of Taq polymerase) must be suitably modulated to obtain the maximum yield of the amplification reaction. Concentrations of MgCl2 equal to 1.5 mM, 2.5 mM, 4 mM were used in the amplification step, corresponding, respectively, to the following nmoles of Mg <++> per unit of Taq: 60nmol; 100nmol; 160nmol. The reverse transcription reaction was conducted as per the nested protocol (with the exception of the enzyme units). The PCR was carried out in a final volume of 100 μl containing the cDNA (25 μl coming from the reverse transcription), TRIS-HCl pH 8.3 final 22.5 mM, final KCl 62.5 mM, MgCl2 at different concentrations, dNTP 200 μΜ (only the added dNTPs in this step), priming 2CH 0.5 μΜ and 2.5 U Taq polymerase.
I dati ottenuti attraverso il saggio di rivelazione immunoenzimatico (DEIA con sonda 3CH), illustrati nella Tabella 4, indicano che: The data obtained through the enzyme immunoassay (DEIA with 3CH probe), shown in Table 4, indicate that:
a) concentrazioni di MgCl2 troppo basse (1.5 mM, 60 nmol/U) rendono la PCR non particolarmente efficiente; infatti, solo il 50% di campioni nested positivi, è confermato tale con questo tipo di approccio; a) too low MgCl2 concentrations (1.5 mM, 60 nmol / U) make PCR not particularly efficient; in fact, only 50% of positive nested samples are confirmed as such with this type of approach;
b) concentrazioni troppo alte di MgCl2 (4 mM, 160 nmol/U) rappresentano una condizione di reazione particolarmente sfavorevole dal momento che nessun campione nested positivo è stato confermato come tale; b) too high concentrations of MgCl2 (4 mM, 160 nmol / U) represent a particularly unfavorable reaction condition since no positive nested sample has been confirmed as such;
c) la concentrazione di MgCl2 2.5 mM (100 nmol/U) è risultata essere ottimale poiché i dati ottenuti hanno confermato la totalità dei dati nested. c) the concentration of MgCl2 2.5 mM (100 nmol / U) was found to be optimal since the data obtained confirmed the totality of the nested data.
Tabella 4 Table 4
5) VARIAZIONI di CONCENTRAZIONE del TAMPONE di REAZIONE 5) CHANGES in the CONCENTRATION of the REACTION BUFFER
A differenza del MgCl2, variazioni nelle concentrazioni di TRIS-HCl (12.5 mM finale anziché 22.5 mM finale) e KCl (50 mM finale anziché 62.5 mM finale) non influenzano in modo significativo l'efficienza di amplificazione a singolo passaggio, in quanto i dati ottenuti in DEIA sono confrontabili a quelli di riferimento, come mostrato nella Tabella 5. Unlike MgCl2, variations in the concentrations of TRIS-HCl (12.5 mM final instead of 22.5 mM final) and KCl (50 mM final instead of 62.5 mM final) do not significantly affect the single-pass amplification efficiency, as the data obtained in DEIA are comparable to the reference ones, as shown in Table 5.
Tabella 5 Table 5
Le reazioni di retrotrascrizione e di amplificazione sono state eseguite secondo quanto descritto al punto 4. The reverse transcription and amplification reactions were performed as described in point 4.
6) VARIAZIONE di CONCENTRAZIONE dei dNTP 6) CHANGE in CONCENTRATION of dNTPs
Sono state eseguite prove sperimentali al fine di valutare l'influenza della concentrazione di nucleotidi sul protocollo di amplificazione a un singolo passaggio. I risultati ottenuti in DEIA (si veda Tabella 6) dimostrano che una concentrazione di dNTP inferiore a quella ottimizzata per il protocollo ad un passaggio (83 μΜ anziché 200 μΜ, riferita ai dNTP aggiunti nel passaggio di amplificazione) rende la reazione di amplificazione meno efficiente. Experimental tests were performed in order to evaluate the influence of nucleotide concentration on the single-step amplification protocol. The results obtained in DEIA (see Table 6) demonstrate that a dNTP concentration lower than that optimized for the one-step protocol (83 μΜ instead of 200 μΜ, referring to the dNTPs added in the amplification step) makes the amplification reaction less efficient. .
Tabella 6 Table 6
Le reazioni di retrotrascrizione e di amplificazione sono state eseguite secondo quanto descritto al punto 4. The reverse transcription and amplification reactions were performed as described in point 4.
7) PCR a SINGOLO PASSAGGIO 7) SINGLE PASS PCR
Dalle prove eseguite e descritte precedentemente risulta che le condizioni migliori per l'amplificazione di RNA HCV a singolo passaggio sono le seguenti: From the tests performed and described above, it appears that the best conditions for the amplification of single-pass HCV RNA are the following:
A) RETROTRASCRIZIONE A) RETROTRASCRIPTION
5 pi di RNA estratto sono retrotrascritti in un volume di 25 pi contenente TRIS-HCl pH 8.3 50 mM, KCl 50 mM, MgCl2 10 mM, dNTP 250 μl, innesco antisenso 2 μΜ (1CH), 25 U HRPI e 15 U AMV-RT. La reazione di retrotrascrizione è condotta a 42°C per 1 ora, cui segue la denaturazione deil'enzima a 100°C per 10 minuti. 5 µl of extracted RNA is back-transcribed in a volume of 25 µl containing TRIS-HCl pH 8.3 50 mM, KCl 50 mM, MgCl2 10 mM, dNTP 250 μl, antisense primer 2 μΜ (1CH), 25 U HRPI and 15 U AMV- RT. The reverse transcription reaction is carried out at 42 ° C for 1 hour, followed by the denaturation of the enzyme at 100 ° C for 10 minutes.
B) AMPLIFICAZIONE B) AMPLIFICATION
La reazione di amplificazione è condotta in un volume finale di 100 μl contenente il cDNA proveniente dalla retrotrascrizione (25 μl), TRIS-HCl pH 8.3 22.5 mM finale, KCl 62.5 mM finale, CClI2 2.5 mM finale, innesco senso 0.5 μΜ (2CH), dNTP 200 μΜ (concentrazione riferita solo ai dNTP aggiunti in questo passaggio) e 2.5 U Taq polimerasi. The amplification reaction is carried out in a final volume of 100 μl containing the cDNA coming from the reverse transcription (25 μl), TRIS-HCl pH 8.3 final 22.5 mM, final KCl 62.5 mM, final CClI2 2.5 mM, sense primer 0.5 μΜ (2CH) , dNTP 200 μΜ (concentration referred only to the dNTPs added in this step) and 2.5 U Taq polymerase.
C) CClICLO TERMICO C) THERMAL CYCLE
94°C 1 min - 50°C 1 min - 72°C 2 min 45 cicli 94 ° C 1 min - 50 ° C 1 min - 72 ° C 2 min 45 cycles
8) SCELTA della SONDA UTILIZZATA per la RIVELAZIONE Nella messa a punto del metodo di amplificazione a singolo passaggio per HCV si è utilizzata per la rivelazione dei prodotti di PCR, la sonda di cattura 3CH (Sorin Biomedica Diagnostics SpA PS000C Hepatitis C). Sono state utilizzate sonde diverse, con sequenza dedotta da una zona diversa della regione 5' UTR. La scelta è stata fatta valutando una serie di parametri, quali la lunghezza dell'oligonucleotide che deve consentire una efficiente ibridazione con il campione complementare e nello stesso tempo presentare una tipologia di sequenza tale da escludere la formazione di anse o dimeri termodinamicamente stabili, dovuti alla presenza di tratti omologhi all'interno della sequenza stessa. Per individuare quindi la sequenza ottimale è stata eseguita una analisi delle caratteristiche termodinamiche di alcuni oligonucleotidi ricavati all'interno della zona amplificata (regione 5' UTR del genoma HCV). 8) CHOICE OF THE PROBE USED for DETECTION In setting up the single-pass amplification method for HCV, the capture probe 3CH (Sorin Biomedica Diagnostics SpA PS000C Hepatitis C) was used for the detection of PCR products. Different probes were used, with sequence deduced from a different zone of the 5 'UTR region. The choice was made by evaluating a series of parameters, such as the length of the oligonucleotide which must allow an efficient hybridization with the complementary sample and at the same time present a type of sequence such as to exclude the formation of thermodynamically stable loops or dimers, due to presence of homologous traits within the sequence itself. To identify the optimal sequence, an analysis of the thermodynamic characteristics of some oligonucleotides obtained within the amplified zone (5 'UTR region of the HCV genome) was performed.
Tabella 7 Table 7
Alcune delle sequenze sono ricavate dalla letteratura, altre invece sono state opportunamente "disegnate" in modo da soddisfare i requisiti di cui sopra. L'analisi termodinamica e' stata fatta utilizzando il programma OLIGO.EXE structure © (ver 3.3) distribuito da MedProbe A.S. (Norvegia) 2 e scegliendo di mantenere costanti due parametri: la concentrazione di sonda (30 nM) e quella salina (188 mM). Queste due condizioni sono quelle che sperimentalmente vengono impiegate nel test DEIA. Some of the sequences are taken from the literature, while others have been appropriately "designed" in order to satisfy the above requirements. The thermodynamic analysis was done using the OLIGO.EXE structure © program (ver 3.3) distributed by MedProbe A.S. (Norway) 2 and choosing to keep two parameters constant: the probe concentration (30 nM) and the saline concentration (188 mM). These two conditions are those that are experimentally employed in the DEIA test.
L'analisi termodinamica delle sequenze, riportata in Tabella 7 evidenzia che le reazioni di ibridazione di tutti gli oligo con le rispettive sequenze complementari sono termodinamicamente favorite. Come atteso i valori di AG più bassi sono dati dalle sonde più lunghe (3CH, HCV40. KY150), per le quali però risulta favorita la formazione di anse o dimeri. Tra le sonde più corte invece, PT21 e WT sono quelle che, per tipologia di sequenza, presentano le caratteristiche migliori, mentre CH5, pur avendo delle dimensioni analoghe alle altre due, può dare origine alla formazione indesiderata di dimeri termodinamicamente stabili. La PT21 è però in grado di formare, rispetto alla WT, un ibrido specifico più stabile. Sperimentalmente quindi è stato fatto un confronto tra la sequenze PT21 , scelta per le caratteristiche sopra descritte e la 3CH che, come detto in precedenza, è stata utilizzata per la rivelazione degli amplificati nella messa a punto del metodo ad un passaggio. Le condizioni operative impiegate sono quelle standard del kit DEIA (Sorin Biomedica Diagnostics SpA GEN-ETI-K-DEIA cod. PS0001) per la rivelazione di amplificati HCV e prevedono una ibridazione specifica a 50°C. I risultati sperimentali, riportati in Tabella 8 confermano che la sonda PT21 consente una ibridazione più efficiente con il tratto amplificato complementare. Infatti circa il 96% dei campioni positivi analizzati presenta valori di assorbanza maggiori di 1,000 O.D., mentre con la sonda 3CH solo il 40% dei campioni supera tale soglia. The thermodynamic analysis of the sequences, reported in Table 7, shows that the hybridization reactions of all the oligos with their respective complementary sequences are thermodynamically favored. As expected, the lowest AG values are given by the longer probes (3CH, HCV40. KY150), for which, however, the formation of loops or dimers is favored. Among the shorter probes, on the other hand, PT21 and WT are the ones that, by type of sequence, have the best characteristics, while CH5, despite having the same dimensions as the other two, can give rise to the undesired formation of thermodynamically stable dimers. However, PT21 is able to form a more stable specific hybrid than WT. Experimentally, therefore, a comparison was made between the PT21 sequences, chosen for the characteristics described above, and the 3CH which, as previously mentioned, was used for the detection of the amplified substances in setting up the one-step method. The operating conditions used are the standard ones of the DEIA kit (Sorin Biomedica Diagnostics SpA GEN-ETI-K-DEIA code PS0001) for the detection of amplified HCV and require a specific hybridization at 50 ° C. The experimental results, reported in Table 8, confirm that the PT21 probe allows a more efficient hybridization with the complementary amplified tract. In fact, about 96% of the positive samples analyzed have absorbance values greater than 1,000 O.D., while with the 3CH probe only 40% of the samples exceed this threshold.
Tabella 8 Table 8
Le analisi sperimentali sulle sonde PT21 e 3CH sono infine state completate valutandone la specificità nelle stesse condizioni operative DEIA di cui sopra. La specificità analitica è stata determinata su campioni di DNA non correlato alla sonda, rappresentativi per dimensioni molecolari ed eterogeneità di sequenza: DNA sonicato di sperma di salmone a varie concentrazioni; DNA digerito di timo di vitello a varie concentrazioni; DNA amplificato non correlato. I risultati, The experimental analyzes on the PT21 and 3CH probes were finally completed by evaluating their specificity in the same operating conditions as DEIA as above. Analytical specificity was determined on non-probe related DNA samples, representative for molecular size and sequence heterogeneity: sonicated salmon sperm DNA at various concentrations; Digested DNA of calf thyme at various concentrations; Unrelated amplified DNA. The results,
riportati nella Tabella 9, non evidenziano nessuna reazione aspecifica reported in Table 9, do not show any non-specific reactions
significativa, essendo le assorbanze dei campioni analizzati inferiori al significant, since the absorbances of the analyzed samples are lower than
cut-off {cut-off = assorbanza media dei negativi 0.150 O.D., calcolato cut-off {cut-off = mean absorbance of negatives 0.150 O.D., calculated
come suggerito su specifiche DEIA). as suggested on DEIA specifications).
Tabella 9 Table 9
CONFRONTO SPECIFICITÀ PT21 - 3CH COMPARISON OF SPECIFICITY PT21 - 3CH
TV: DNA da timo di vitello; SS: DNA da sperma di salmone. TV: Veal thyme DNA; SS: Salmon sperm DNA.
La messa a punto del protocollo di amplificazione e rivelazione di DNA di HCV a singolo passaggio descritta è stata ottenuta sia attraverso l'ottimizzazione delle condizioni di reazione di amplificazione (modulando in particolare la concentrazione del MgCI2), sia impiegando per la rivelazione una nuova sonda (PT21). Tale approccio è stato in grado di fornire risultati confrontabili con l'attuale metodica NESTED più DEIA. The set-up of the described single-pass HCV DNA amplification and detection protocol was achieved both by optimizing the amplification reaction conditions (by modulating in particular the MgCI2 concentration) and by using a new probe for the detection. (PT21). This approach was able to provide results comparable to the current NESTED plus DEIA method.
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