RU2237090C1 - Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex - Google Patents

Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex Download PDF

Info

Publication number
RU2237090C1
RU2237090C1 RU2003112138/13A RU2003112138A RU2237090C1 RU 2237090 C1 RU2237090 C1 RU 2237090C1 RU 2003112138/13 A RU2003112138/13 A RU 2003112138/13A RU 2003112138 A RU2003112138 A RU 2003112138A RU 2237090 C1 RU2237090 C1 RU 2237090C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
loci
genome
locus
strain
dna
Prior art date
Application number
RU2003112138/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003112138A (en
Inventor
М.Л. Филипенко (RU)
М.Л. Филипенко
О.В. Норкина (RU)
О.В. Норкина
В.А. Краснов (RU)
В.А. Краснов
В.Н. Киншт (RU)
В.Н. Киншт
Original Assignee
Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН
Государственное учреждение Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза
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 Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Государственное учреждение Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза filed Critical Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН
Priority to RU2003112138/13A priority Critical patent/RU2237090C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2237090C1 publication Critical patent/RU2237090C1/en
Publication of RU2003112138A publication Critical patent/RU2003112138A/en

Links

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: molecular biology, medicine, biochemistry.
SUBSTANCE: method involves isolation of genome DNA followed by amplification of DNA polymorphous loci with primers flanking their in separate reaction mixtures and the following detection of polymerase chain reaction (PCR) products and determination of allele number in according with the formula taking into account the size of PCR-product, number and size of tandem repeats. As analyzing polymorphous DNA loci the following loci are used: locus V1 (position 2531891-253207 in genome of the strain Mycobacterium tuberculosis H37Rv), locus V2 (position 4052968-4053546 in genome of the strain M. tuberculosis H37Rv), locus V3 (position 1882885-1983323 in genome of the strain M. tuberculosis H37Rv), locus V4 (position 2163729-2164083 in genome of the strain M. tuberculosis H37Rv). Direct (u) and reverse (r) primers flanking their have the following nucleotide sequences: V1u G-A-A-T-T-C-T-T-C-G-G-T-G-G-T-C-T-C-G-A-G-T-G; V1r C-T-A-C-G-G-T-G-T-A-G-C-G-T-C-G-T-G-A-C; V2u T-A-C-A-C-G-C-A-G-C-T-G-G-A-A-A-G-T-C-C-A-G; V2r G-G-T-C-G-T-T-G-G-T-C-T-A-G-C-C-A-G-T-G-G; V3u A-C-G-G-A-A-G-G-A-A-T-A-C-T-C-A-G-C-G-G-A-G; V3r C-T-T-C-A-G-T-C-T-G-C-C-G-G-C-A-A-T-A-A-C-G; V4u C-G-G-T-A-T-C-C-T-G-A-T-G-T-T-A-A-T-C-G-T-T-A-A-G-G; V4r C-C-A-T-C-C-C-A-C-T-G-A-G-C-G-T-C-G-A-A-G. Method provides determining identity of mycobacterium genome of tuberculosis complex and exhibits enhanced differentiating capacity, simplicity in performing and treatment of analysis data.
EFFECT: improved method for genetic typing.
4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к молекулярной биологии и медицине и может быть использовано для установления идентичности геномов микобактерий туберкулезного комплекса в эпидемиологических исследованиях и клинической медицине.The invention relates to molecular biology and medicine and can be used to establish the identity of the genomes of mycobacterium tuberculosis complex in epidemiological studies and clinical medicine.

Генетическое типирование микобактерий туберкулезного комплекса позволяет осуществлять наблюдение за динамикой активности эпидемического процесса, устанавливать источник инфицирования при расследовании отдельных локальных вспышек туберкулезной инфекции, выявлять случаи лабораторной кросс-контаминации, проводить дифференциальную диагностику суперинфекции и реактивации туберкулеза.Genetic typing of mycobacteria of the tuberculosis complex allows monitoring the dynamics of the activity of the epidemic process, establishing the source of infection during the investigation of individual local outbreaks of tuberculosis infection, identifying cases of laboratory cross-contamination, and differential diagnosis of superinfection and reactivation of tuberculosis.

Микобактерии туберкулеза отличаются высокой консервативностью генома. Значимый для молекулярно-эпидемиологических исследований полиморфизм ДНК выявлен для повторяющихся элементов генома, таких как совершенные и несовершенные повторы, транспозируемые элементы.Mycobacterium tuberculosis is highly conserved genome. DNA polymorphism significant for molecular epidemiological studies has been identified for repeating elements of the genome, such as perfect and imperfect repeats, transposable elements.

Известны способы генетического типирования микобактерий внутри рода и вида для целей молекулярной эпидемиологии путем анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ) [1], сполиготипирования [2], путем типирования диспергированных микобактериальных элементов MIRU (mycobacterial interspread repeat units) [3].Known methods for the genetic typing of mycobacteria within the genus and species for molecular epidemiology by analyzing polymorphism of restriction fragment lengths (RFLPs) [1], spoligotyping [2], by typing dispersed mycobacterial elements MIRU (mycobacterial interspread repeat units) [3].

Наиболее длительное время для целей молекулярной эпидемиологии применяют способ определения полиморфизма длин рестрикционных фрагментов с использованием гибридизационного зонда на инсерционную последовательность IS 6110 (IS 6110 RFLP) [1]. Этот способ в данный момент является стандартом дискриминирующей способности. Недостатком способа IS 6110 RFLP является многостадийность, необходимость получения значительного количества чистой культуры для выделения ДНК и сложного оснащения лаборатории. Способ ретроспективен, результаты сложны для учета и интерпретации, которую невозможно провести без специального программного обеспечения (Gelcompar, Taxotron и т.п.), для сравнительного анализа распределения электрофоретических паттернов гидролиза ДНК в геле и поиска совпадающих генотипов в базе данных. Особенность используемой мишени - инсерционной последовательности IS 6110 состоит в том, что этот инсерционный элемент имеет предпочтительные сайты интеграции в геноме, что приводит к возникновению одинаковых генотипов при отсутствии клональных связей между ними и ложным выводам при эпидемиологическом анализе. Кроме того, штаммы, циркулирующие на некоторых территориях, имеют единичные копии последовательности в геноме, что критически снижает дискриминирующую способность способа.For the longest time, for molecular epidemiology purposes, a method is used to determine the length polymorphism of restriction fragments using a hybridization probe for the insertion sequence IS 6110 (IS 6110 RFLP) [1]. This method is currently the standard of discriminatory ability. The disadvantage of the IS 6110 RFLP method is multi-stage, the need to obtain a significant amount of pure culture for DNA isolation and complex laboratory equipment. The method is retrospective, the results are complicated for accounting and interpretation, which cannot be done without special software (Gelcompar, Taxotron, etc.), for a comparative analysis of the distribution of electrophoretic patterns of DNA hydrolysis in a gel and the search for matching genotypes in the database. The feature of the used target, the insertion sequence IS 6110, is that this insertion element has preferred integration sites in the genome, which leads to the appearance of the same genotypes in the absence of clonal connections between them and false conclusions in epidemiological analysis. In addition, strains circulating in some territories have single copies of the sequence in the genome, which critically reduces the discriminatory ability of the method.

Способы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР)-сполиготипирование и VNTR-типирование (анализ варьирующих по числу тандемных повторов) [4] и диспергированных микобактериальных элементов (MIRU) [3] существенно проще для использования, биологически безопасны, т.к. не требуют культивирования микобактерий, могут быть использованы как экспресс-методы. Результаты легко интерпретировать, хранение в удобном формате облегчает создание баз данных.Methods based on polymerase chain reaction (PCR) -solidigotyping and VNTR-typing (analysis of tandem repeats varying in number) [4] and dispersed mycobacterial elements (MIRU) [3] are much simpler to use, biologically safe, because do not require cultivation of mycobacteria, can be used as express methods. The results are easy to interpret; storing in a convenient format makes it easy to create databases.

Наиболее близким к заявляемому способу - прототипом, является способ VNTR-типирования с использованием для анализа точных тандемных повторов ETR А, В, С, D, Е в геноме микобактерий туберкулезного комплекса [4]. В данном способе используют систему из пяти пар праймеров, отжигающихся ниже и выше каждого тандемного повтора:Closest to the claimed method, the prototype, is a VNTR typing method using for analysis of exact tandem repeats ETR A, B, C, D, E in the genome of mycobacterium tuberculosis complex [4]. This method uses a system of five pairs of primers annealed below and above each tandem repeat:

ETR-A1 AAATCGGTCCCATCACCTTCTTAT;ETR-A1 AAATCGGTCCCATCACCTTCTTAT;

ETR-A2 CGAAGCCTGGGGTGCCCGCGATTT;ETR-A2 CGAAGCCTGGGGTGCCCGCGATTT;

ETR-B1 GCGAACACCAGGACAGCATCATG;ETR-B1 GCGAACACCAGGACAGCATCATG;

ETR-B2 GGCATGCCGGTGATCGAGTGG;ETR-B2 GGCATGCCGGTGATCGAGTGG;

ETR-C1 GTGAGTCGCTGCAGAACCTGCAG;ETR-C1 GTGAGTCGCTGCAGAACCTGCAG;

ETR-C2 GGCGTCTTGACCTCCACGAGTG;ETR-C2 GGCGTCTTGACCTCCACGAGTG;

ETR-D1 CAGGTCACAACGAGAGGAAGAGC;ETR-D1 CAGGTCACAACGAGAGGAAGAGC;

ETR-D2 GCGGATCGGCCAGCGACTCCTC;ETR-D2 GCGGATCGGCCAGCGACTCCTC;

ETR-E1 CTTCGGCGTCGAAGAGAGCCTC;ETR-E1 CTTCGGCGTCGAAGAGAGCCTC;

ETR-E2 CGGAACGCTGGTCACCACCTAAG.ETR-E2 CGGAACGCTGGTCACCACCTAAG.

ПЦР проводят отдельно для каждой пары праймеров в конечном объеме 25 мкл, содержащем 2,5 мкл. 10х GeneAmp ПЦР - буфера II (Perkin-Elmer Cetus) 2 мМ MgCl2; 100 нМ каждого праймера, 200 мкМ дНТФ и 0,625 Ед AmpliTaq Gold DNA Polymerase (Perkin-Elmer Cetus). Начальная денатурация при 95°С 12 мин, далее в течение 35 циклов с денатурацией при 94°С 30 сек, отжигом при 60°C 1 мин и синтезом при 72°С 2 мин. Финальную элонгацию приводят при 72°С 10 мин. Размер ПЦР-продукта определяют в агарозном геле в ТВЕ буфере с последующей окраской бромистым этидием и документируют как пятизначный номер, представляющий аллельный профиль ETR A, B, C, D, E.PCR is carried out separately for each pair of primers in a final volume of 25 μl containing 2.5 μl. 10x GeneAmp PCR buffer II (Perkin-Elmer Cetus) 2 mM MgCl 2 ; 100 nM of each primer, 200 μM dNTP and 0.625 U of AmpliTaq Gold DNA Polymerase (Perkin-Elmer Cetus). Initial denaturation at 95 ° C for 12 min, then for 35 cycles with denaturation at 94 ° C for 30 sec, annealing at 60 ° C for 1 min and synthesis at 72 ° C for 2 min. Final elongation is carried out at 72 ° C for 10 minutes. The size of the PCR product is determined on an agarose gel in TBE buffer followed by staining with ethidium bromide and documented as a five-digit number representing the allelic profile of ETR A, B, C, D, E.

Однако способ VNTR-типирования с использованием данных полиморфных сайтов обладает меньшей дискриминирующей способностью в сравнении с классическим методом RFLP и не всегда позволяет дифференцировать близкородственные клонально-диссеменированные варианты штаммов микобактерий, циркулирующие на определенных географических территориях.However, the VNTR-typing method using these polymorphic sites has less discriminatory ability in comparison with the classical RFLP method and does not always allow us to differentiate closely related clonal-disseminated variants of mycobacterial strains circulating in certain geographical areas.

Технической задачей изобретения является повышение дифференцирующей способности способа за счет использования новых полиморфных локусов ДНК микобактерий туберкулезного комплекса.An object of the invention is to increase the differentiating ability of the method through the use of new polymorphic DNA loci of Mycobacterium tuberculosis complex.

Предлагаемый способ заключается в следующем:The proposed method is as follows:

Геномную ДНК микобактерий туберкулезного комплекса выделяют из клинических образцов и объектов внешней среды кипячением без последующей очистки по стандартной методике. Далее для дифференциации, либо установления идентичности изолятов микобактерий туберкулезного комплекса, проводят амплификацию полиморфных локусов ДНК с подобранными парами праймеров в отдельных реакционных смесях. Предварительно проведен поиск полиморфных локусов в геноме штамма М.tuberculosis H37Rv, нуклеотидная последовательность которого ранее полностью определена Cole S.T et al. (5). Для анализа используют следующие локусы и фланкирующие их праймеры:The genomic DNA of mycobacterium tuberculosis complex is isolated from clinical samples and environmental objects by boiling without subsequent purification according to standard methods. Further, to differentiate, or to establish the identity of the isolates of the mycobacterium tuberculosis complex, polymorphic DNA loci are amplified with selected primer pairs in separate reaction mixtures. A preliminary search for polymorphic loci in the genome of M. tuberculosis H37Rv strain, the nucleotide sequence of which was previously fully determined by Cole S.T et al. (5). For analysis using the following loci and flanking their primers:

1. V1 Локус 2531891-2532207 в геноме штамма М.tuberculosis H37Rv (в промоторе гена adhE2, кодирующего алкогольдегидрогеназу)1. V1 Locus 2531891-2532207 in the genome of M. tuberculosis H37Rv strain (in the promoter of the adhE2 gene encoding alcohol dehydrogenase)

Повтор размером 53 п.о.53 bp repeat

Прямой праймер: V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTGDirect Primer: V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTG

Обратный праймер: V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGACReverse Primer: V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGAC

2. V2 Локус 4052968-4053546 в геноме штамма М.tuberculosis H37Rv (в составе кодирующей последовательности гена гипотетического белка Rv3611.2. V2 Locus 4052968-4053546 in the genome of M. tuberculosis strain H37Rv (as part of the coding sequence of the gene for the hypothetical protein Rv3611.

Повтор размером 111 п.о.A repeat of 111 bp

Прямой праймер: V2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAGDirect primer: V2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAG

Обратный праймер: V2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGGReverse Primer: V2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGG

3. V3 Локус 1882885-1983323 в геноме штамма М.tuberculosis H37Rv (в составе кодирующей последовательности генов семейства РЕЕ (белки, богатые Gly-, Asn-).3. V3 Locus 1882885-1983323 in the genome of the M. tuberculosis H37Rv strain (as part of the coding sequence of the genes of the PEE family (proteins rich in Gly-, Asn-).

Повтор размером 78 п.о.A repeat of 78 bp

Прямой праймер: V3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAGDirect Primer: V3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAG

Обратный праймер: V3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACGReverse Primer: V3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACG

4. V4 Локус 2163729-2164083 в геноме штамма М.tuberculosis H37Rv (в составе кодирующей последовательности генов семейства MPTR (РРЕ) (белки, богатые Gly-, Asn-).4. V4 Locus 2163729-2164083 in the genome of the M. tuberculosis strain H37Rv (as part of the coding sequence of the MPTR family genes (PPE) (proteins rich in Gly-, Asn-).

Повтор размером 69 п.о.A repeat of 69 bp

Прямой праймер: V4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGGDirect Primer: V4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGG

Обратный праймер: V4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAGReverse Primer: V4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAG

Используемая реакционная смесь в объеме 20 мкл, содержит 67 мМ трис-НСl (рН 8,9), 16 мМ сульфат аммония; 1,5 мМ MgCl2; 0,01% Твин 20; 0,2 мM дНТФ; 0,5 мкМ растворы прямого и обратного олигонуклеотидных праймеров и фермент Taq-полимеразу (рекомбинатную) 1 ED. Используемый режим амплификации включает стадии: начальной денатурацией при 96°С 2 мин, далее в течение 39 циклов с денатурацией при 95°С 1 мин, отжигом при 64°С 1 мин и синтезом при 72°С 2 мин. Финальную элонгацию проводят при 72°С 10 мин. Продукты ПЦР фракционируют в 1,5% агарозном геле с последующим окрашиванием бромистым этидием.The reaction mixture used in a volume of 20 μl, contains 67 mm Tris-Hcl (pH 8.9), 16 mm ammonium sulfate; 1.5 mM MgCl 2 ; 0.01% Tween 20; 0.2 mM dNTP; 0.5 μM solutions of direct and reverse oligonucleotide primers and Taq polymerase enzyme (recombinant) 1 ED. The amplification mode used includes the steps of: initial denaturation at 96 ° C for 2 min, then for 39 cycles with denaturation at 95 ° C for 1 min, annealing at 64 ° C for 1 min, and synthesis at 72 ° C for 2 min. Final elongation is carried out at 72 ° C for 10 minutes PCR products are fractionated in a 1.5% agarose gel, followed by staining with ethidium bromide.

Определение аллелей проводят путем определения размера ПНР-фрагмента с последующим расчетом числа копий каждого тандемного повтора в соответствии с формулой расчета и документируют как четырехзначный номер, представляющий аллельный профиль в соответствии с числом тандемных повторов в локусах V1, V2, V3, V4. Используют следующие формулы расчета номеров аллелей:Alleles are determined by determining the size of the PNR fragment with subsequent calculation of the number of copies of each tandem repeat in accordance with the calculation formula and documented as a four-digit number representing the allelic profile in accordance with the number of tandem repeats at loci V1, V2, V3, V4. The following formulas for calculating allele numbers are used:

V1: (размер фрагмента (п.о.) - 51):53V1: (fragment size (bp) - 51): 53

V2: (размер фрагмента (п.о.) - 93):111V2: (fragment size (bp) - 93): 111

V3: (размер фрагмента (п.о.) - 63):78V3: (fragment size (bp) - 63): 78

V4: (размер фрагмента (п.о.) - 100):69V4: (fragment size (bp) - 100): 69

Заявляемым способом проанализировано 100 штаммов микобактерий туберкулезного комплекса, изолированных в Новосибирской области и других регионах мира. Предложенный способ позволяет различать не только штаммы с высокой степенью эволюционной дивергенции, но и близкородственные изоляты. Например, 16 изолятов, принадлежащих к семейству Пекинских штаммов, имеющих идентичный генотип при анализе с использованием прототипа, разделились на 10 генетических вариантов.The inventive method was analyzed 100 strains of mycobacterium tuberculosis complex, isolated in the Novosibirsk region and other regions of the world. The proposed method allows us to distinguish not only strains with a high degree of evolutionary divergence, but also closely related isolates. For example, 16 isolates belonging to the family of Beijing strains having the same genotype when analyzed using the prototype were divided into 10 genetic variants.

Определяющим существенным отличием заявляемого способа, по сравнению с прототипом, является то, что для анализа использованы четыре новых полиморфных локуса V1, V2, V3, V4 в геноме микобактерий туберкулезного комплекса, амплификацию которых с использованием ПЦР проводят с подобранными четырьмя парами фланкирующих их прямых и обратных праймеров, что позволяет повысить дифференцирующую способность способа, обеспечить возможность дифференцирования близкородственных изолятов в пределах клонально-диссеменированных вариантов возбудителя, циркулирующих на данной территории. Кроме того, два вида полиморфных локусов, описанных в прототипе, не проявляют полиморфизма в геноме штаммов микобактерий, циркулирующих в Западно-Сибирском регионе и бесполезны для их типирования. Таким образом, использование предлагаемого способа позволит, по сравнению с прототипом, существенно повысить дискриминирующую способность последнего, значительно превосходя технологичностью лабораторных исследований, способом хранения и обработки результатов.The determining significant difference of the proposed method, in comparison with the prototype, is that for analysis we used four new polymorphic loci V1, V2, V3, V4 in the genome of mycobacterium tuberculosis complex, the amplification of which using PCR is carried out with selected four pairs of direct and reverse flanking them primers, which allows to increase the differentiating ability of the method, to provide the possibility of differentiation of closely related isolates within the clonal-disseminated variants of the pathogen, rkuliruyuschih in the area. In addition, the two types of polymorphic loci described in the prototype do not show polymorphism in the genome of strains of mycobacteria circulating in the West Siberian region and are useless for their typing. Thus, the use of the proposed method will allow, in comparison with the prototype, to significantly increase the discriminatory ability of the latter, significantly exceeding the manufacturability of laboratory research, the method of storage and processing of results.

Предлагаемый способ позволит выявлять таксономические различия внутри рода и видов микобактерий туберкулезного комплекса, имеющих незначительную эволюционную дивергенцию, т.к. использует быстроэволюционирующие полиморфные локусы в геноме возбудителя туберкулеза. В практике эпидемиологического надзора данный способ позволит дифференцировать близкородственные штаммы, имеющие эндемическое распространение на определенных территориях.The proposed method will allow to identify taxonomic differences within the genus and species of mycobacteria of the tuberculosis complex, having a slight evolutionary divergence, because uses rapidly evolving polymorphic loci in the genome of the causative agent of tuberculosis. In the practice of epidemiological surveillance, this method will allow to differentiate closely related strains having endemic distribution in certain territories.

Способ позволяет сократить количество анализируемых полиморфных локусов с 5 до 4, что позволяет экономить материальные ресурсы. Изменена в сторону повышения и дифференцирующая способность, т.к. два вида полиморфных локусов, описанных в прототипе не проявляют полиморфизма в геноме штаммов микобактерий туберкулезного комплекса, циркулирующих на территории Западно-Сибирского региона.The method allows to reduce the number of analyzed polymorphic loci from 5 to 4, which saves material resources. Changed upward and differentiating ability, tk. the two types of polymorphic loci described in the prototype do not exhibit polymorphism in the genome of strains of mycobacterium tuberculosis complex circulating in the West Siberian region.

Изобретение иллюстрируется следующим примером конкретного выполнения.The invention is illustrated by the following specific embodiment.

Пример.Example.

В клинических испытаниях для дифференциации близкородственных изолятов семейства Пекинских штаммов геномную ДНК из клинических образцов выделяли кипячением без последующей очистки стандартным методом. Далее для дифференциации, либо установления идентичности изолятов проводили амплификацию четырех полиморфных локусов ДНК: V1, V2, V3, V4 с подобранными парами праймеров в отдельных реакционных смесях.In clinical trials, to differentiate closely related isolates of the family of Beijing strains, genomic DNA from clinical samples was isolated by boiling without subsequent purification by the standard method. Then, to differentiate or establish the identity of the isolates, four polymorphic DNA loci were amplified: V1, V2, V3, V4 with selected primer pairs in separate reaction mixtures.

Используемая реакционная смесь в объеме 20 мкл, содержала 67 мМ трис-НСl (рН 8,9), 16 мМ сульфат аммония; 1,5 мМ MgCl2; 0,01% Твин 20; 0,2 мM дНТФ; 0,5 мкМ растворы олигонуклеотидных праймеров и фермент Taq-полимеразу (рекомбинатную) 1 ED. Для каждого анализируемого штамма составляли 4 реакционные смеси, отличающиеся содержанием соответствующей пары праймеров, фланкирующих один из четырех анализируемых локусов. Нуклеотидные последовательности для 22-звенных прямых (u) и 21 звенных обратных (r) праймеров для локусов V1, V2, V3, V4 следующие:Used the reaction mixture in a volume of 20 μl, contained 67 mm Tris-Hcl (pH 8.9), 16 mm ammonium sulfate; 1.5 mM MgCl 2 ; 0.01% Tween 20; 0.2 mM dNTP; 0.5 μM solutions of oligonucleotide primers and Taq polymerase enzyme (recombinant) 1 ED. For each analyzed strain, 4 reaction mixtures were made, differing in the content of the corresponding pair of primers flanking one of the four analyzed loci. The nucleotide sequences for 22-link direct (u) and 21-link reverse (r) primers for loci V1, V2, V3, V4 are as follows:

V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTG,V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTG,

V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGAC;V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGAC;

V2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAGV2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAG

V2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGGV2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGG

V3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAGV3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAG

V3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACGV3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACG

V4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGGV4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGG

V4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAGV4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAG

Использовали режим амплификации, единый для всех пар праймеров. Он включал следующие стадии: начальная денатурация при 96°С 2 мин, далее в течение 39 циклов с денатурацией при 95°С 1 мин, отжигом при 64°С 1 мин и синтезом при 72°С 2 мин. Финальная элонгация проводилась при 72°С 10 мин. Продукты ПЦР фракционировали в 1,5% агарозном геле в течение 30 мин при напряжении 300 В. Гель окрашивали бромистым этидием, визуализировали в ультрафиолетовом свете с длиной волны 260 нм.The amplification mode used was the same for all primer pairs. It included the following stages: initial denaturation at 96 ° С for 2 min, then for 39 cycles with denaturation at 95 ° С for 1 min, annealing at 64 ° С for 1 min, and synthesis at 72 ° С for 2 min. Final elongation was carried out at 72 ° C for 10 min. PCR products were fractionated in a 1.5% agarose gel for 30 min at a voltage of 300 V. The gel was stained with ethidium bromide, visualized in ultraviolet light with a wavelength of 260 nm.

Определение аллелей для изолятов семейства Пекинских штаммов проводили путем сравнения размера амплифицированного фрагмента ДНК с маркером молекулярного веса. Далее расчет числа копий каждого тандемного повтора проводили в соответствии с формулой для каждой пары праймеров:Alleles for isolates of the Beijing strain family were determined by comparing the size of the amplified DNA fragment with a molecular weight marker. Next, the calculation of the number of copies of each tandem repeat was carried out in accordance with the formula for each pair of primers:

V1: (размер фрагмента (п.о.) - 51):53V1: (fragment size (bp) - 51): 53

V2: (размер фрагмента (п.о.) - 93):111V2: (fragment size (bp) - 93): 111

V3: (размер фрагмента (п.о.) - 63):78V3: (fragment size (bp) - 63): 78

V4: (размер фрагмента (п.о.) - 100):69V4: (fragment size (bp) - 100): 69

На чертеже приведен пример амплификации локуса V1, где М - маркер молекулярного веса - ДНК плазмиды pBlueScript, гидролизованной Нае III. 1-15 продукты амплификации с использованием праймеров на локус V1. На дорожках 6, 10, 15 размер амплифицированного фрагмента соответствует содержанию 6 тандемных повторов (обозначается как цифра 6 в четырехзначном описании генотипа штамма); 1, 2, 3, - размер амплифицированного фрагмента соответствует содержанию 7 тандемных повторов; в геноме изолятов 4, 11, 12, 13 локус содержит 3 тандемных повтора; в геноме изолятов 5 и 9 - восемь тандемных повторов; в геноме изолятов 7 и 8 по десять тандемных повторов в изучаемом локусе (V1).The drawing shows an example of amplification of the V1 locus, where M is the molecular weight marker - DNA of the plasmid pBlueScript hydrolyzed with Nae III. 1-15 amplification products using primers at locus V1. On tracks 6, 10, 15, the size of the amplified fragment corresponds to the content of 6 tandem repeats (indicated as the number 6 in the four-digit description of the strain genotype); 1, 2, 3, - the size of the amplified fragment corresponds to the content of 7 tandem repeats; in the genome of isolates 4, 11, 12, 13, the locus contains 3 tandem repeats; eight tandem repeats in the genome of isolates 5 and 9; in the genome of isolates 7 and 8, ten tandem repeats at the studied locus (V1).

Генотип, полученный сходным образом при анализе 4-х локусов, документировали как четырехзначный номер, представляющий аллельный профиль в соответствии с числом тандемных повторов в локусах V1, V2, V3, V4. Например: 3544, где 3 это число тандемных повторов в локусе V1, 5 - число тандемных повторов в локусе V2, 4 - число тандемных повторов в локусе V3 и 4 - число тандемных повторов в локусе V4.The genotype obtained in a similar way when analyzing 4 loci was documented as a four-digit number representing the allelic profile in accordance with the number of tandem repeats at loci V1, V2, V3, V4. For example: 3544, where 3 is the number of tandem repeats at locus V1, 5 is the number of tandem repeats at locus V2, 4 is the number of tandem repeats at locus V3, and 4 is the number of tandem repeats at locus V4.

При испытаниях предлагаемого способа генетического типирования микобактерий туберкулезного комплекса были генотипированы 16 клинических изолятов близкородственных микобактерий семейства Пекинских штаммов и 3 референтных лабораторных штамма H37Rv, BCG, Академия. В результате выявлено, что все из вновь предлагаемых локусов V1, V2, V3, V4, проявляли полиморфизм в геноме изученных штаммов. Предлагаемый способ с использованием найденных локусов V1, V2, V3, V4 позволил разделить 16 близкородственных штаммов на восемь типов. Генотипирование с использованием точных тандемных повторов ETR А, В, С, D, Е - прототип [4] не позволяет дифференцировать данные варианты, так как точные тандемные повторы не являются полиморфными в геномах этих штаммов.When testing the proposed method for the genetic typing of mycobacterium tuberculosis complex, 16 clinical isolates of closely related mycobacteria of the family of Beijing strains and 3 reference laboratory strains H37Rv, BCG, Academy were genotyped. As a result, it was found that all of the newly proposed loci V1, V2, V3, V4 showed polymorphism in the genome of the studied strains. The proposed method using the found loci V1, V2, V3, V4 allowed us to divide 16 closely related strains into eight types. Genotyping using exact tandem repeats ETR A, B, C, D, E - the prototype [4] does not allow differentiating these options, since exact tandem repeats are not polymorphic in the genomes of these strains.

Таким образом, дискриминирующая способность заявляемого способа генетического типирования на основе предложенных локусов сравнима с классическим стандартом в молекулярной эпидемиологии - способом IS 6110 RFLP для дифференциации штаммов внутри семейства Пекинских штаммов, но выгодно отличается простотой лабораторной техники и способом обработки и хранения результатов.Thus, the discriminatory ability of the proposed method of genetic typing based on the proposed loci is comparable to the classical standard in molecular epidemiology - the IS 6110 RFLP method for differentiating strains within the family of Beijing strains, but compares favorably with the simplicity of laboratory technology and the method of processing and storing the results.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. van Embden J.D., Crawford J.Т., Dale J.W. et al.// J.Clin. Microbiol. - 1993. - Vol. 31. - P.406-409.1. van Embden J.D., Crawford J.T., Dale J.W. et al. // J. Clin. Microbiol. - 1993. - Vol. 31. - P.406-409.

2. Kamerbeek J., Schouls L., Kolk A. et al.// J.Clin. Microbiol. - 1997. - Vol. 35. - P.907-914.2. Kamerbeek J., Schouls L., Kolk A. et al. // J. Clin. Microbiol. - 1997. - Vol. 35. - P.907-914.

3. Mazars E., Lesjean S., Gilbert M et al.// PNAS.- 2001.-V. 98. - №4. - P.1901-1906.3. Mazars E., Lesjean S., Gilbert M et al. // PNAS.- 2001.-V. 98. - No. 4. - P.1901-1906.

4. Frothingham R. and Meeker-O'Connell W.A.// Microbiology. - 1998. - Vol. 144. - P.1189-1196.4. Frothingham R. and Meeker-O'Connell W. A. // Microbiology. - 1998. - Vol. 144.- P.1189-1196.

5. Cole S.Т., Brosch R., Parkhill J. et al.// Nature. - 1998. - Vol. 393. - P.537-544.5. Cole S. T., Brosch R., Parkhill J. et al. // Nature. - 1998. - Vol. 393. - P.537-544.

Claims (4)

1. Способ генетического типирования штаммов микобактерий туберкулезного комплекса, включающий выделение геномной ДНК, амплификацию полиморфных локусов ДНК с фланкирующими их праймерами в отдельных реакционных смесях с последующей детекцией ПЦР-продуктов и определением номера аллеля в соответствии с формулой, учитывающей размер ПЦР-продукта, число и размер тандемных повторов, отличающийся тем, что в качестве анализируемых полиморфных локусов ДНК используют локусы V1, V2, V3 и V4, а фланкирующие их прямые (u) и обратные (r) праймеры имеют следующие нуклеотидные последовательности:1. A method for the genetic typing of strains of mycobacterium tuberculosis complex, including isolation of genomic DNA, amplification of polymorphic DNA loci with primers flanking them in separate reaction mixtures, followed by detection of PCR products and determining the allele number in accordance with a formula that takes into account the size of the PCR product, the number and the size of tandem repeats, characterized in that the V1, V2, V3, and V4 loci are used as the analyzed polymorphic DNA loci, and the forward (u) and reverse (r) primers flanking them have the following Suitable nucleotide sequences: V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTG,V1u GAATTCTTCGGTGGTCTCGAGTG, V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGAC,V1r CTACGGTGTAGCGTCGCTGAC, V2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAG,V2u TACACGCAGCTGGAAAGTCCAG, V2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGG,V2r GGTCGTTGGTCTAGCCAGTGG, V3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAG,V3u ACGGAAGGAATACTCAGCGGAG, V3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACG,V3r CTTCAGTCTGCCGGCAATAACG, V4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGG,V4u CGGTATCCTGATGTTAATCGTAAGG, V4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAG.V4r CCATCCCACTGAGCGTCGAAG. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого анализируемого штамма составляют четыре реакционные смеси, содержащие соответствующую пару праймеров, фланкирующих один из четырех анализируемых локусов.2. The method according to claim 1, characterized in that for each analyzed strain are four reaction mixtures containing the corresponding pair of primers flanking one of the four analyzed loci. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяемым аллелям присваивают четырехзначный номер, представляющий аллельный профиль в соответствии с числом тандемных повторов в локусах V1, V2, V3, V4.3. The method according to claim 1, characterized in that the identified alleles are assigned a four-digit number representing the allelic profile in accordance with the number of tandem repeats at loci V1, V2, V3, V4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что номер аллеля для каждого из четырех локусов определяют по формулам: V1:(N-51):53; V2:(N-93):111; V3:(N-63):78; V4:(N-100):69, где N - размер фрагмента ДНК, п.о.4. The method according to claim 1, characterized in that the allele number for each of the four loci is determined by the formulas: V1: (N-51): 53; V2: (N-93): 111; V3: (N-63): 78; V4: (N-100): 69, where N is the size of the DNA fragment, bp
RU2003112138/13A 2003-04-24 2003-04-24 Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex RU2237090C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112138/13A RU2237090C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003112138/13A RU2237090C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2237090C1 true RU2237090C1 (en) 2004-09-27
RU2003112138A RU2003112138A (en) 2005-02-10

Family

ID=33433822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003112138/13A RU2237090C1 (en) 2003-04-24 2003-04-24 Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2237090C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008140353A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Obschestvo S Ogranichennoy Otvestvennostyu "Biotek" AGENT EXHIBITING PROPERTIES TO FORM THE CELLULAR IMMUNITY AGAINST MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS H37 Rv, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF (VARIANTS), A RECOMBINANT STRAIN AND AN AGENT FOR TUBERCULOSIS DIAGNOSIS
RU2547598C1 (en) * 2013-12-12 2015-04-10 Автономная Некоммерческая Организация "Научно-исследовательский центр биотехнологии антибиотиков и других биотехнически активных веществ "БИОАН" METHOD OF GENOTYPING STRAINS Mycobacterium tuberculosis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FROTHINGHAM R. et al. Mycrobiology. - 1998, Vol. 144, р. 1189-1196. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008140353A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Obschestvo S Ogranichennoy Otvestvennostyu "Biotek" AGENT EXHIBITING PROPERTIES TO FORM THE CELLULAR IMMUNITY AGAINST MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS H37 Rv, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF (VARIANTS), A RECOMBINANT STRAIN AND AN AGENT FOR TUBERCULOSIS DIAGNOSIS
EA014065B1 (en) * 2007-05-10 2010-08-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Биотэк" Agent exhibiting properties to form the cellular immunity against mycobacterium tuberculosis h37 rv, method for the production thereof (variants), a recombinant strain and an agent for tuberculosis diagnosis
RU2547598C1 (en) * 2013-12-12 2015-04-10 Автономная Некоммерческая Организация "Научно-исследовательский центр биотехнологии антибиотиков и других биотехнически активных веществ "БИОАН" METHOD OF GENOTYPING STRAINS Mycobacterium tuberculosis
WO2015088384A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 Автономная Некоммерческая Организация "Научно-Исследовательский Центр Биотехнологии Антибиотиков И Других Биологически Активных Веществ "Биоан" Use of type ii toxin-antitoxin system genes to genotype strains of mycobacterium tuberculosis
EA028354B1 (en) * 2013-12-12 2017-11-30 Автономная Некоммерческая Организация "Научно-Исследовательский Центр Биотехнологии Антибиотиков И Других Биологически Активных Веществ "Биоан" Use of type ii toxin-antitoxin system genes to genotype strains of mycobacterium tuberculosis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003112138A (en) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sander et al. Comparison of different DNA fingerprinting techniques for molecular typing of Bartonella henselae isolates
Poyart et al. Rapid and accurate species-level identification of coagulase-negative staphylococci by using the sodA gene as a target
Sabat et al. New method for typing Staphylococcus aureus strains: multiple-locus variable-number tandem repeat analysis of polymorphism and genetic relationships of clinical isolates
Friedman et al. Double-repetitive-element PCR method for subtyping Mycobacterium tuberculosis clinical isolates
Savine et al. Stability of variable-number tandem repeats of mycobacterial interspersed repetitive units from 12 loci in serial isolates of Mycobacterium tuberculosis
AU718670B2 (en) Method for evaluation of polymorphic genetic sequences, and the use thereof in identification of HLA types
Adair et al. Diversity in a variable-number tandem repeat from Yersinia pestis
Smittipat et al. Polymorphism of variable-number tandem repeats at multiple loci in Mycobacterium tuberculosis
Hilty et al. Evaluation of the discriminatory power of variable number tandem repeat (VNTR) typing of Mycobacterium bovis strains
Gomez-Lus et al. Comparison of arbitrarily primed polymerase chain reaction, ribotyping, and monoclonal antibody analysis for subtyping Legionella pneumophila serogroup 1
JP2005504508A5 (en)
KR19990008049A (en) Universal targets for species identification
CA2125141A1 (en) Method for the identification of microorganisms by the utilization of directed and arbitrary dna amplification
Spurgiesz et al. Molecular typing of Mycobacterium tuberculosis by using nine novel variable-number tandem repeats across the Beijing Family and low-copy-number IS 6110 isolates
Berila et al. Molecular analysis of Candida glabrata clinical isolates
Zumárraga et al. Molecular characterization of mycobacteria isolated from seals
Liu et al. Use of the dnaJ gene for the detection and identification of all Legionella pneumophila serogroups and description of the primers used to detect 16S rDNA gene sequences of major members of the genus Legionella
Liao et al. Use of a multilocus variable-number tandem repeat analysis method for molecular subtyping and phylogenetic analysis of Neisseria meningitidis isolates
Walker et al. Epidemiological characterization of methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolated in the North West of England by protein A (spa) and coagulase (coa) gene polymorphisms
JP3631252B2 (en) Detection and differentiation of Mycobacterium tuberculosis group bacteria by tandem repeat oligotyping
RU2237090C1 (en) Method for genetic typing mycobacterium strains of tuberculosis complex
US7883870B2 (en) Molecular identification of Staphylococcus-genus bacteria
Viezens et al. Simultaneous presence of two different copies of the 16S rRNA gene in Bartonella henselae
Adachi et al. Genotyping of Candida albicans by fragment analysis of microsatellites combined with 25S rDNA and RPS-based strategies
Mukai et al. Identification of Mycobacterium species by comparative analysis of the dnaA gene

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050425