RU2582216C2 - Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes - Google Patents
Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582216C2 RU2582216C2 RU2014109638/10A RU2014109638A RU2582216C2 RU 2582216 C2 RU2582216 C2 RU 2582216C2 RU 2014109638/10 A RU2014109638/10 A RU 2014109638/10A RU 2014109638 A RU2014109638 A RU 2014109638A RU 2582216 C2 RU2582216 C2 RU 2582216C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analysis
- biochip
- gene
- hla
- dqa1
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области генетики, молекулярной биологии, судебной медицины и криминалистики и касается инструмента для анализа полиморфизма в генах АВО, HLA-DQA1, AMEL, DARC, NAT2 с помощью технологии гидрогелевых ДНК-микрочипов (биочипов).The invention relates to the field of genetics, molecular biology, forensic science and forensics and relates to a tool for the analysis of polymorphism in the genes ABO, HLA-DQA1, AMEL, DARC, NAT2 using the technology of hydrogel DNA microarrays (biochips).
Уровень техникиState of the art
Известен ряд способов генетической идентификации личности, использующих различные инструменты для анализа уникальности нуклеотидной последовательности ДНК каждого человека.A number of genetic identification methods are known that use various tools to analyze the uniqueness of the nucleotide sequence of each person’s DNA.
1. Анализ полиморфизма длины амплифицированных фрагментов ПДАФ-анализ. Основан на определении длины полиморфных локусов ДНК, содержащих тандемные повторы. Количество повторов внутри такого локуса варьирует у разных людей. Анализ 12-16 подобных локусов позволяет получить генетическую характеристику, являющуюся уникальной в пределах популяции планеты. Метод требует амплификации ДНК в полимеразной цепной реакции, с последующим гель-электрофорезом. Преимуществом метода является высокая дискриминирующая способность, а недостатками - трудоемкость, высокие требования к квалификации персонала, дорогостоящее оборудование для капиллярного гель-электрофореза (ДНК-секвенаторы), в связи со значительной длиной STR-локусов (STR - short tandem repeats; локусы, содержащие короткие тандемные повторы) большое влияние на результат имеет степень деградации геномной ДНК (высокодеградированная ДНК нередко встречается в экспертно-криминалистической работе).1. Analysis of polymorphism of the length of amplified fragments PDAF analysis. Based on the determination of the length of polymorphic DNA loci containing tandem repeats. The number of repetitions within such a locus varies in different people. Analysis of 12-16 such loci allows one to obtain a genetic characteristic that is unique within the population of the planet. The method requires amplification of DNA in a polymerase chain reaction, followed by gel electrophoresis. The advantage of the method is the high discriminatory ability, and the disadvantages are the laboriousness, high requirements for staff qualifications, expensive equipment for capillary gel electrophoresis (DNA sequencers), due to the significant length of STR loci (STR - short tandem repeats; loci containing short tandem repeats) the degree of genomic DNA degradation has a great influence on the result (highly degraded DNA is often found in forensic science work).
2. Анализ полиморфизма длины рестриктазных фрагментов ДНК (ПДРФ - анализ). В результате мутаций в геномной ДНК возникают новые или утрачиваются ранее существовавшие сайты рестрикции - места воздействия рестриктаз, расщепляющих цепь ДНК. Это, в свою очередь, обусловливает изменение длины получающихся рестриктазных фрагментов ДНК. Распределение фрагментов по длинам выявляется с помощью блот-гибридизации. Однако большинство полиморфных локусов имеют только два варианта: дикий тип/мутация, т.е. являются диаллельными. Ценность диморфных маркеров невелика, т.к. у многих людей может оказаться один и тот же вариант. Эта особенность, наряду с высокой требовательностью к количеству и сохранности исследуемой ДНК, являются основными недостатками метода, приведшими к его исчезновению из криминалистической практики [Joseph Т, Kusumakumary P, Chacko Р, Abraham A, Radhakrishna Pillai M. Genetic polymorphism of CYP1A1, CYP2D6, GSTM1 and GSTT1 and susceptibility to acute lymphoblastic leukaemia in Indian children. Pediatr Blood Cancer. 2004 Oct; 43(5): 539-41].2. Analysis of polymorphism of the length of restriction enzyme fragments of DNA (RFLP analysis). As a result of mutations in the genomic DNA, new or previously existing restriction sites arise - the sites of restriction enzymes that break down the DNA chain. This, in turn, causes a change in the length of the resulting restriction enzyme fragments of DNA. The length distribution of fragments is detected using blot hybridization. However, most polymorphic loci have only two options: wild type / mutation, i.e. are diallelic. The value of dimorphic markers is small, because many people may have the same option. This feature, along with high demands on the quantity and preservation of the studied DNA, are the main drawbacks of the method that led to its disappearance from forensic practice [Joseph T, Kusumakumary P, Chacko P, Abraham A, Radhakrishna Pillai M. Genetic polymorphism of CYP1A1, CYP2D6, GSTM1 and GSTT1 and susceptibility to acute lymphoblastic leukaemia in Indian children. Pediatr Blood Cancer. 2004 Oct; 43 (5): 539-41].
3. Секвенирование амплифицированных фрагментов ДНК, т.е. определение индивидуального генетического кода в заданном фрагменте ДНК. Самый точный и доказательный метод анализа индивидуальных генетических вариаций. Преимуществом является высокая точность и чувствительность метода, а недостатком - чрезвычайно высокая стоимость оборудования и анализа, что исключает широкое внедрение метода в экспертную практику как минимум в ближайшее десятилетие.3. Sequencing of amplified DNA fragments, i.e. determination of an individual genetic code in a given DNA fragment. The most accurate and evidence-based method for analyzing individual genetic variations. The advantage is the high accuracy and sensitivity of the method, and the disadvantage is the extremely high cost of equipment and analysis, which excludes the widespread introduction of the method into expert practice at least in the next decade.
4. Выявление однонуклеотидного полиморфизма методом аллель-специфичной ПЦР (полимеразной цепной реакции). Аллельные варианты различаются за счет того, что 3′ концевой нуклеотид одного из праймеров в процессе ПЦР гибридизуется непосредственно с позицией SNP (т.е. если этот праймер комплементарен последовательности ДНК, то происходит наработка продукта), метод достаточно сложен, т.к. большой степени зависит от условий реакции и правильно выбранной последовательности праймера. Велико количество ложноположительных результатов. Кроме того, невозможно данным методом анализировать более 3-5 мутаций в одном анализе. Несмотря на все приведенные недостатки, при грамотно подобранных условиях, анализ SNP занимает всего 3-4 часа [Murata M, Shiraishi Т, Fukutome К, Watanabe M, Nagao M, Kubota Y, Ito H, Kawamura J, Yatani R. Cytochrome P4501A1 and glutathione S-transferase M1 genotypes as risk factors for prostate cancer in Japan. Jpn J Clin Oncol. 1998 Nov; 28(11):657-60].4. Detection of single nucleotide polymorphism by allele-specific PCR (polymerase chain reaction). Allelic variants differ due to the fact that the 3 ′ terminal nucleotide of one of the primers in the PCR hybridizes directly with the SNP position (i.e., if this primer is complementary to the DNA sequence, the product is used up), the method is rather complicated, because to a large extent depends on the reaction conditions and the correct primer sequence. A large number of false positive results. In addition, it is impossible with this method to analyze more than 3-5 mutations in one analysis. Despite all the above disadvantages, under well-chosen conditions, SNP analysis takes only 3-4 hours [Murata M, Shiraishi T, Fukutome K, Watanabe M, Nagao M, Kubota Y, Ito H, Kawamura J, Yatani R. Cytochrome P4501A1 and glutathione S-transferase M1 genotypes as risk factors for prostate cancer in Japan. Jpn J Clin Oncol. 1998 Nov; 28 (11): 657-60].
5. Выявление однонуклеотидного полиморфизма методом гибридизации амплифицированного исследуемого образца с олигонуклеотидной матрицей. Данный метод предполагает предварительную мультиплексную амплификацию исследуемых фрагментов ДНК с использованием флюоресцентно меченных праймеров. В результате добавления избытка меченного праймера ПЦР достигается образование большого количества преимущественно меченного одноцепочечного продукта. Этот продукт гибридизуют с олигонуклеотидными зондами, иммобилизованными в определенном месте твердой подложки, либо в гелевых микрокаплях, закрепленных на подложке (такая матрица ДНК-зондов носит название. биологического микрочипа или биочипа). Если последовательность анализируемой ДНК полностью комплементарна последовательность зонда, то образуется стабильный дуплекс (регистрируется флюоресцентный сигнал), если искомого фрагмента нет, или же в нем находится некомплементарное основание, то стабильного дуплекса не образуется (сигнал не наблюдается). Простота метода, низкая стоимость и возможность использования флюоресцентной метки позволяет легко автоматизировать процесс. Однако данный метод жестко связан с мультиплексной ПЦР, а ее возможности ограничены. А именно в ходе одной реакции могут быть амплифицированы лишь 4-5 локусов ДНК. При таких ограничениях используемые в данный момент для криминалистических нужд системы SNP в силу своей диаллельности не будут иметь достаточной дискриминационной силы при использовании их на платформе биочипов [Wen SY, Wang H, Sun OJ, Wang SQ. Rapid detection of the known SNPs of CYP2C9 using oligonucleotide microarray. World J Gastroenterol. 2003 Jun; 9(6):1342-6]. Пример реализации данного подхода описан в следующей работе [Наседкина Т.В., Фесенко Д.О., Митяева О.Н., Лысое Ю.П., Барский В.Е., Заседателев А.С. (2007). Способ генетической идентификации личности на основе анализа однонуклеотидного полиморфизма генома человека с использованием олигонуклеотидного биологического микрочипа. Патент PCT/RU/2007/000016, международная заявка № WO 2008088236], где предлагается инструмент, выполняющий выборочный анализ трех генов и позволяющий разделить всю популяцию на 1350 групп.5. Detection of single nucleotide polymorphism by hybridization of an amplified test sample with an oligonucleotide matrix. This method involves preliminary multiplex amplification of the studied DNA fragments using fluorescently labeled primers. The addition of excess labeled PCR primer results in the formation of a large amount of a predominantly labeled single chain product. This product is hybridized with oligonucleotide probes immobilized at a specific location on a solid substrate, or in gel microdrops attached to a substrate (such a matrix of DNA probes is called a biological microchip or biochip). If the sequence of the analyzed DNA is completely complementary to the probe sequence, then a stable duplex is formed (a fluorescent signal is recorded), if the desired fragment is not found, or if there is an incomplete base in it, then a stable duplex is not formed (signal is not observed). The simplicity of the method, low cost and the possibility of using a fluorescent label makes it easy to automate the process. However, this method is tightly coupled to multiplex PCR, and its capabilities are limited. Namely, in the course of one reaction, only 4-5 DNA loci can be amplified. With such restrictions, the SNP systems currently used for forensic purposes, due to their dialect, will not have sufficient discriminatory power when used on a biochip platform [Wen SY, Wang H, Sun OJ, Wang SQ. Rapid detection of the known SNPs of CYP2C9 using oligonucleotide microarray. World J Gastroenterol. 2003 Jun; 9 (6): 1342-6]. An example of the implementation of this approach is described in the following work [Nasedkina T.V., Fesenko D.O., Mityaeva O.N., Lysoe Yu.P., Barsky V.E., Zasedatelev A.S. (2007). A method of genetic identification of a person based on the analysis of a single nucleotide polymorphism of the human genome using an oligonucleotide biological microchip. Patent PCT / RU / 2007/000016, international application No. WO 2008088236], which proposes a tool that performs selective analysis of three genes and allows you to divide the entire population into 1350 groups.
Ближайшим аналогом настоящего изобретения является инструмент, описанный в п.5. К существенным недостаткам способа можно отнести его низкую дискриминационную силу (1/1350), обусловленную малым количеством анализируемых локусов. Практический недостаток низкой дискриминационной силы заключается в снижении возможностей идентификации подозреваемого, особенно при анализе относительно замкнутых поселений, где генотипы жителей весьма гомологичны, либо при очень масштабных поисковых работах. Решением этой проблемы является создание инструмента с расширенным числом анализируемых маркеров, позволяющих повысить дискриминационную силу до 1/36450, что и предлагается в данном изобретении.The closest analogue of the present invention is the tool described in
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Сущность изобретения заключается в создании биочипа (под условным названием «ИЛ-5») в ячейках которого иммобилизованы оригинальные дифференцирующие олигонуклеотиды, а также в создании набора ПЦР-праймеров для амплификации ДНК пяти локусов: DARC (ген группы крови Duffy), ABO, NAT2, HLA-DQA1 и AMEL. Дифференцирующие олигонуклеотиды подобраны таким образом, чтобы специфично связываться с целевой аллелью, а праймеры для мультиплексной ПЦР подобраны таким образом, чтобы равномерно нарабатывать все исследуемые локусы. Применение биочипа ИЛ-5 позволит разделить человеческую популяцию на 36450 групп.The essence of the invention is to create a biochip (under the code name "IL-5") in the cells of which the original differentiating oligonucleotides are immobilized, as well as to create a set of PCR primers for amplification of DNA of five loci: DARC (Duffy blood group gene), ABO, NAT2, HLA-DQA1 and AMEL. Differentiating oligonucleotides are selected in such a way as to specifically bind to the target allele, and primers for multiplex PCR are selected in such a way as to uniformly produce all the studied loci. The use of the biochip IL-5 will allow us to divide the human population into 36,450 groups.
Дифференцирующие олигонуклеотиды (SEQ ID NO:1-31) иммобилизуются в ячейках гидогелевого микрочипа, как описано в патенте [Мирзабеков А. Д., Рубина А.Ю., Паньков С. В., Перов А.Н., Чупеева В.В. Композиция для иммобилизации биологических макромолекул в гидрогелях, способ приготовления композиции, биочип, способ проведения ПЦР на биочипе. RU 2206575 С2] в концентрации 100-10000 пкмоль на 1 мкл геля в зависимости от задач исследователя. Схема расположения ячеек может быть произвольной, мы использовали схему, приведенную на Фиг.1. Проведение анализа с использованием предлагаемого изобретения выполняется аналогично способу, описанному в работе [Наседкина Т.В., Фесенко Д.О., Митяева О.Н., Лысое Ю.П., Барский В.Е., Заседателев А.С. (2007). Способ генетической идентификации личности на основе анализа однонуклеотидного полиморфизма генома человека с использованием олигонуклеотидного биологического микрочипа. Патент PCT/RU/2007/000016, международная заявка № WO 2008088236]. По итогам гибридизации и отмывки анализируется полученная флуоресцентная картина, на основании чего делается вывод о генотипе в исследуемом образце. Пример гибридизационной картины приведен на Фиг.2.Differentiating oligonucleotides (SEQ ID NO: 1-31) are immobilized in the cells of a hydrogel microchip, as described in the patent [Mirzabekov AD, Rubina A.Yu., Pankov SV, Perov AN, Chupeeva V.V. . A composition for immobilizing biological macromolecules in hydrogels, a method for preparing a composition, a biochip, a method for performing PCR on a biochip. RU 2206575 C2] at a concentration of 100-10000 pmol per 1 μl of gel, depending on the tasks of the researcher. The cell layout may be arbitrary; we used the circuit shown in Fig. 1. The analysis using the invention is carried out similarly to the method described in [Nasedkina T.V., Fesenko D.O., Mityaeva ON, Lysoe Yu.P., Barsky V.E., Zasedatelev A.S. (2007). A method for genetic identification of a person based on the analysis of a single nucleotide polymorphism of the human genome using an oligonucleotide biological microchip. Patent PCT / RU / 2007/000016, international application No. WO 2008088236]. Based on the results of hybridization and washing, the obtained fluorescence pattern is analyzed, on the basis of which a conclusion is made about the genotype in the test sample. An example of a hybridization pattern is shown in Fig.2.
Характеристики анализируемых локусов: высокополиморфные локусы ABO и HLA-DQA1 в сумме обеспечивают разделение популяции на 675 групп, локус NAT2 - еще на 9, DARC - на 3, AMEL на 2. В сумме, 5 локусов обеспечивают разделение на 36450 групп. Иначе говоря, существует 36450 индивидуальных профиля свечения ячеек биочипа. Данные, полученные с помощью настоящего изобретения, могут быть использованы для получения поисковых сведений (пол, группа крови), сужения круга подозреваемых лиц и в качестве предварительного этапа верификации принадлежности исследуемой ДНК подозреваемому лицу.Characteristics of the analyzed loci: the highly polymorphic loci ABO and HLA-DQA1 in total provide the division of the population into 675 groups, the NAT2 locus by 9 more, DARC by 3, AMEL by 2. In total, 5 loci provide division into 36450 groups. In other words, there are 36,450 individual glow profiles of biochip cells. The data obtained using the present invention can be used to obtain search information (gender, blood type), narrowing the circle of suspected persons and as a preliminary stage of verification of the belonging of the studied DNA to a suspected person.
В качестве экспертного образца могут быть использованы образцы ДНК, выделенные из крови, слюны, волосяной луковицы, отпечатка пальца, содержащего частички эпителия и других ДНК-содержащих материалов.As an expert sample, DNA samples isolated from blood, saliva, hair follicle, a fingerprint containing particles of epithelium and other DNA-containing materials can be used.
Основным аспектом данного изобретения является биочип, содержащий набор иммобилизованных дифференцирующих олигонуклеотидов, последовательность которых приведена в Табл.1 и Перечне последовательностей (SEQ ID NO:1-31).The main aspect of this invention is a biochip containing a set of immobilized differentiating oligonucleotides, the sequence of which is shown in Table 1 and the List of sequences (SEQ ID NO: 1-31).
Другим аспектом изобретения является набор праймеров для амплификации фрагментов генов, используемый для получения исследуемых флуоресцентно меченных локусов в требуемом количестве. Последовательность праймеров приведена в Табл.2 и Перечне последовательностей (SEQ ID NO:31-56).Another aspect of the invention is a set of primers for amplification of gene fragments, used to obtain the studied fluorescently labeled loci in the required quantity. The sequence of primers is shown in Table 2 and the List of sequences (SEQ ID NO: 31-56).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Задача настоящего изобретения состоит в создании биологического микрочипа, позволяющего определять генотип в пяти локусах генома человека: DARC, АВО, NAT2, HLA-DQA1 и AMEL. Важнейшей задачей при осуществлении данного изобретения является обеспечение такой структуры дифференцирующих олигонуклеотидных зондов, чтобы происходило их связывание только с полностью комплементарными мишенями, обеспечивая яркий флуоресцентный сигнал в соответствующих им ячейках биочипа. В то же время неспецифическое связывание должно быть сведено к минимуму, чтобы исключить ложноположительное «срабатывание» ячеек. В связи с тем, что область полиморфного сайта консервативна (за исключением полиморфного нуклеотида), парные зонды (анализирующие один однонуклеотидный полиморфный сайт) отличаются только по центральному нуклеотиду и идентичны по флангам. В такой ситуации необходимо варьировать длину фланкирующих областей, чтобы обеспечить высокое специфическое и низкое неспецифическое связывание исследуемой мишени. Т.к. на данный момент отсутствуют точные термодинамические методики расчета структуры зонда, выбор структуры осуществляется эмпирически, последовательным подбором и экспериментальной проверкой. В ходе этой работы были выбраны такие структуры, и они приведены в Табл.1 и Перечне последовательностей (SEQ ID NO:1-31).The objective of the present invention is to create a biological microchip that allows you to determine the genotype in five loci of the human genome: DARC, ABO, NAT2, HLA-DQA1 and AMEL. The most important task in the implementation of this invention is the provision of such a structure of differentiating oligonucleotide probes that they only bind to fully complementary targets, providing a bright fluorescent signal in their corresponding biochip cells. At the same time, nonspecific binding should be minimized to eliminate false positive “triggering” of the cells. Due to the fact that the region of the polymorphic site is conservative (with the exception of the polymorphic nucleotide), paired probes (analyzing one single nucleotide polymorphic site) differ only in the central nucleotide and are identical in flanks. In such a situation, it is necessary to vary the length of the flanking regions in order to ensure high specific and low non-specific binding of the studied target. Because At present, there are no exact thermodynamic methods for calculating the structure of the probe; the structure is selected empirically, by consistent selection and experimental verification. In the course of this work, such structures were chosen, and they are shown in Table 1 and the List of sequences (SEQ ID NO: 1-31).
Для обеспечения сбалансированной эффективной амплификации исследуемых образцов необходимо выбрать структуру праймеров мультиплексной ПЦР. Праймеры должны быть выбраны таким образом, чтобы их отжиг на мишени происходил при одинаковой для всех температуре (60-65°С), должны отсутствовать высокоэнергетические внутренние шпильки и дуплексы между всеми праймерами. Ампликоны всех локусов должны варьировать по длине в пределах 250-600 п.н. для первого раунда. Решение этих задач требует не только точных расчетов, но и длительной экспериментальной проверки и коррекции. В результате проведенной работы был выбран оптимальный состав и структура ПЦР-праймеров.To ensure balanced effective amplification of the studied samples, it is necessary to select the structure of primers for multiplex PCR. Primers should be selected so that their annealing on the target occurs at the same temperature for all (60-65 ° C), there should be no high-energy internal studs and duplexes between all primers. Amplicons of all loci should vary in length within 250-600 bp. for the first round. The solution to these problems requires not only accurate calculations, but also lengthy experimental verification and correction. As a result of the work, the optimal composition and structure of PCR primers was chosen.
Далее приведем последовательность анализа с использованием данного изобретения. Образец ДНК используют как матрицу в мультиплексной «гнездовой» двухэтапной ПЦР. На втором этапе ПЦР получают флуоресцентно меченный амплифицированный фрагмент. Меченый ПЦР-продукт используют для дальнейшей гибридизации на биочипе, содержащем иммобилизованные олигонуклеотиды, представляющие собой участки последовательностей генов, комплементарных как последовательности "дикого типа", так и вариабельной последовательности. Анализируемый фрагмент ДНК образует совершенные гибридизационные дуплексы только с соответствующими полностью комплементарными ему олигонуклеотидами. Со всеми остальными олигонуклеотидами анализируемый фрагмент ДНК будет образовывать несовершенные дуплексы, стабильность которых существенно ниже стабильности совершенных дуплексов. Дискриминацию совершенных и несовершенных дуплексов проводят после отмывки биочипа, сравнивая интенсивности флуоресценции соответствующих ячеек биочипа. Интенсивность сигнала в случае образования совершенного дуплекса выше, чем в случае несовершенного. Используя схему расположения олигонуклеотидов на биочипе, определяют, какие варианты присутствуют в том или ином образце.The following is the sequence of analysis using this invention. A DNA sample is used as a template in a multiplex “nested” two-stage PCR. In a second step, PCR produces a fluorescently labeled amplified fragment. Labeled PCR product is used for further hybridization on a biochip containing immobilized oligonucleotides, which are portions of gene sequences that are complementary to both the wild-type sequence and the variable sequence. The analyzed DNA fragment forms perfect hybridization duplexes only with the corresponding oligonucleotides fully complementary to it. With all other oligonucleotides, the analyzed DNA fragment will form imperfect duplexes, the stability of which is significantly lower than the stability of perfect duplexes. Discrimination of perfect and imperfect duplexes is carried out after washing the biochip, comparing the fluorescence intensities of the corresponding cells of the biochip. The signal intensity in the case of the formation of a perfect duplex is higher than in the case of an imperfect one. Using the arrangement of oligonucleotides on the biochip, determine which options are present in a particular sample.
Полимеразная цепная реакция может быть проведена с использованием любого вида термостабильной полимеразы (Taq-полимераза, фрагмент Стоффеля, Tth-полимераза, Tfl-полимераза, Pfu-полимераза, Vent-полимераза, DeepVent-полимераза и т.п. без ограничения, которые коммерчески доступны от большого числа производителей), работающей в соответствующем буфере. Для построения новой цепи в буфер добавляется смесь дНТФ (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) в принятых концентрациях, но вместо дТТФ может быть использован дУТФ. Для проведения ПЦР могут быть использованы готовые коммерчески доступные наборы, содержащие все необходимые компоненты за исключением праймеров.The polymerase chain reaction can be carried out using any type of thermostable polymerase (Taq polymerase, Stoffel fragment, Tth polymerase, Tfl polymerase, Pfu polymerase, Vent polymerase, DeepVent polymerase and the like, without limitation, which are commercially available from a large number of manufacturers) working in the corresponding buffer. To build a new chain, a mixture of dNTPs (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) at the accepted concentrations is added to the buffer, but dUTP can be used instead of dTTP. For PCR, ready-made commercially available kits containing all the necessary components except primers can be used.
В качестве праймеров для проведения мультиплексной «гнездовой» двухстадийной полимеразной цепной реакции используют праймеры SEQ ID NO:32-56, приведенные в Перечне последовательностей, а также в таблице 2. Существуют разнообразные химические подходы к синтезу олигонуклеотидных праймеров, например фосфодиэфирный метод, гидрофосфорильный метод, и т.д. но наибольшее распространение в настоящее время имеет фосфорамидитный метод. Синтез праймеров осуществляют, используя автоматические ДНК/РНК синтезаторы, например производства фирмы Applied Biosystems (США).As primers for conducting the multiplex “nested” two-stage polymerase chain reaction, primers SEQ ID NO: 32-56 are used, which are listed in the Sequence Listing, as well as in Table 2. There are various chemical approaches to the synthesis of oligonucleotide primers, for example, the phosphodiester method, the hydrophosphoryl method, etc. but the most common is currently the phosphoramidite method. Primer synthesis is carried out using automated DNA / RNA synthesizers, for example, manufactured by Applied Biosystems (USA).
Мечение ПЦР-продукта на втором этапе ПЦР проводят с помощью праймеров, несущих флуоресцентную метку на 5′-конце, либо включением меченых трифосфатов в растущую цепь ампликона. В качестве флуоресцентной метки может быть использован любой флуорохром (например, без ограничения, FITC, Texas red, Cy-3, Cy-5 и т.д.), а также биотин.Labeling of the PCR product in the second stage of PCR is carried out using primers carrying a fluorescent label at the 5′-end, or by incorporation of labeled triphosphates into the growing amplicon chain. Any fluorochrome can be used as a fluorescent label (for example, without limitation, FITC, Texas red, Cy-3, Cy-5, etc.), as well as biotin.
На второй стадии мультиплексной «гнездовой» двухэтапной ПЦР праймеры, входящие в состав одной пары, используются в неравных количествах. Это позволяет получать преимущественно одноцепочечный ампликон, способный к гибридизации с ДКН-зондами. Перед постановкой гибридизации ампликон денатурируют путем прогрева готовой гибридизационной смеси при 95°С в течение 5 мин с последующим быстрым охлаждением во льду. Гибридизация может быть проведена в любом известном специалисту в данной области гибридизационном буфере, например в SSPE-буфере или гуанидиновом буфере. Типичное время гибридизации - 8-12 ч при 37°С. Отмывка может быть проведена в любом известном в данной области техники буфере с добавлением соли (SSC, SSPE и т.п.) или в деионизованной воде, но за более короткое время (J.F. Sambrook and D.W. Russell, 2001, "Molecular cloning: a laboratory manual" Cold Spring Harbor Laboratory Press).At the second stage of the multiplex "nested" two-stage PCR primers that are part of the same pair are used in unequal amounts. This makes it possible to obtain a predominantly single-chain amplicon capable of hybridization with DCN probes. Before setting the hybridization, the amplicon is denatured by heating the finished hybridization mixture at 95 ° C for 5 minutes, followed by rapid cooling in ice. Hybridization can be carried out in any hybridization buffer known to those skilled in the art, for example in an SSPE buffer or guanidine buffer. A typical hybridization time is 8-12 hours at 37 ° C. Washing can be carried out in any buffer known in the art with added salt (SSC, SSPE, etc.) or in deionized water, but for a shorter time (JF Sambrook and DW Russell, 2001, "Molecular cloning: a laboratory manual "Cold Spring Harbor Laboratory Press).
Регистрация гибридизационной картины может быть произведена с помощью любой детектирующей системы, распознающей флуоресцентный сигнал (флуоресцентный микроскоп с ПЗС-камерой, лазерный сканер или портативный анализатор биочипов, доступные коммерчески от большого числа производителей, например портативный анализатор биочипов, производимый серийно ООО «Биочип-ИМБ», и снабженной регистрирующим устройством (ПЗС-камерой, видеокамерой, фотокамерой)). Анализ изображения может быть произведен как визуально, так и в автоматическом режиме с использованием специальной программы.The hybridization pattern can be recorded using any detection system that recognizes a fluorescent signal (a fluorescence microscope with a CCD camera, a laser scanner or a portable biochip analyzer, available commercially from a large number of manufacturers, for example, a portable biochip analyzer manufactured by Biochip-IMB LLC , and equipped with a recording device (CCD camera, video camera, camera)). Image analysis can be done both visually and automatically using a special program.
При изготовлении микрочипа могут быть использованы олигонуклеотиды, несущие по 5′- или 3′-концу активную группу, обеспечивающую иммобилизацию. Существуют разнообразные химические подходы к синтезу олигонуклеотидов, например фосфодиэфирный метод, гидрофосфорильный метод и т.д., но наибольшее распространение в настоящее время имеет фосфорамидитный метод. Синтез олигонуклеотидов осуществляют, используя автоматические ДНК/РНК синтезаторы, например производства фирмы Applied Biosystems (США). Возможно использование широкого спектра групп для модификации иммобилизуемых олигонуклеотидов, таких как аминогруппа, тиол, гидразид, акриламидная группа, бензальдегид, тиофосфат и т.п. (Seliger H., Hinz М., Нарр Е. "Arrays of immobilized oligonucleotides - contributions to nucleic acids technology" Current Pharmaceutical Biotechnology, 2003, 4, 379-395). Модификация олигонуклеотида, имеющая целью введение активной группы, пригодной для последующей иммобилизации олигонуклеотида на биочипе, может быть осуществлена как в автоматическом режиме при синтезе с использованием широкого спектра модификаторов, которые коммерчески доступны, например, от Glen Research (USA), так и постсинтетически в ручном режиме.In the manufacture of a microchip, oligonucleotides that carry an active group that provides immobilization at the 5 ′ or 3 ′ end can be used. There are various chemical approaches to the synthesis of oligonucleotides, for example, the phosphodiester method, the hydrophosphoryl method, etc., but the phosphoramidite method is currently the most widely used. The synthesis of oligonucleotides is carried out using automatic DNA / RNA synthesizers, for example, manufactured by Applied Biosystems (USA). A wide range of groups can be used to modify immobilized oligonucleotides, such as an amino group, thiol, hydrazide, acrylamide group, benzaldehyde, thiophosphate, and the like. (Seliger H., Hinz M., Narr E. "Arrays of immobilized oligonucleotides - contributions to nucleic acids technology" Current Pharmaceutical Biotechnology, 2003, 4, 379-395). Modification of the oligonucleotide, with the aim of introducing an active group suitable for subsequent immobilization of the oligonucleotide on a biochip, can be carried out both automatically in the synthesis using a wide range of modifiers that are commercially available, for example, from Glen Research (USA), and postsynthetically in manual mode.
Биочипы могут быть изготовлены путем создания на поверхности стеклянной подложки матрицы из ячеек полиакриламидного геля, активации ячеек и ковалентной иммобилизации в ячейках модифицированных олигонуклеотидов, несущих активные группы (Mirzabekov А. & Kolchinsky A. MAGIChip: Properties and applications in genomic studies. (2002) In Genomic Technologies: Present and Future. Eds. Galas D.J., S.J. McCormack. Caister Academic Press, pp.163-196). Также биочипы могут быть изготовлены методом химически индуцируемой или фотоиндуцируемой сополимеризации олигонуклеотида в акриламидном геле, как описано ранее (Vasiliskov, V., Timofeev E., Surzhikov S., Drobyshev, A., Shick, V. & Mirzabekov, A. 1999. Fabrication of microarray of gel-immobilized compounds on a chip by copolymerization. BioTechnique, 27, 592-606; Мирзабеков А.Д., Рубина А.Ю., Паньков С.В., Чернов Б.К. Патент на изобретение №2175972 «Способ иммобилизации олигонуклеотидов, содержащих непредельные группы, в полимерных гидрогелях при формировании микрочипа». Приоритет от 28.12.1999). Также биочипы могут быть изготовлены любыми другими известными специалисту в данной области способами (Seliger H., Hinz М., Нарр Е. "Arrays of immobilized oligonucleotides - contributions to nucleic acids technology" Current Pharmaceutical Biotechnology, 2003, 4, 379-395), а в качестве подложки помимо стекла может быть использован другой материал (пластик, металл, гибкие мембраны и т.д.). Также для изготовления микрочипов могут быть использованы активированные подложки, коммерчески доступные от различных производителей (см., например, Ramakrishnan R, Domanus D, Lublinsky A, Nguyen A, Domanus М, Prokhorova A, Gieser L, Touma E, Lockner R, Tata М, Zhu X, Patterson М, Shippy R, Sendera TJ, Mazumder A. 2002. An assessment of Motorola CodeLink microarray performance for gene expression profiling applications. Nucleic Acids Res. 30: e30).Biochips can be made by creating on the glass substrate surface a matrix of polyacrylamide gel cells, activating the cells and covalently immobilizing the modified oligonucleotides in the cells carrying active groups (Mirzabekov A. & Kolchinsky A. MAGIChip: Properties and applications in genomic studies. (2002) In Genomic Technologies: Present and Future. Eds. Galas DJ, SJ McCormack. Caister Academic Press, pp. 163-196). Biochips can also be made by chemically-induced or photo-induced copolymerization of an oligonucleotide in an acrylamide gel, as previously described (Vasiliskov, V., Timofeev E., Surzhikov S., Drobyshev, A., Shick, V. & Mirzabekov, A. 1999. Fabrication of microarray of gel-immobilized compounds on a chip by copolymerization. BioTechnique, 27, 592-606; Mirzabekov A.D., Rubina A.Yu., Pankov S.V., Chernov B.K. Patent for invention No. 2175972 " A method for immobilizing oligonucleotides containing unsaturated groups in polymer hydrogels during microchip formation. ”Priority dated 12/28/1999). Biochips can also be made by any other methods known to a person skilled in the art (Seliger H., Hinz M., Narr E. "Arrays of immobilized oligonucleotides - contributions to nucleic acids technology" Current Pharmaceutical Biotechnology, 2003, 4, 379-395), and as a substrate, in addition to glass, another material can be used (plastic, metal, flexible membranes, etc.). Also, for the manufacture of microchips, activated substrates commercially available from various manufacturers can be used (see, for example, Ramakrishnan R, Domanus D, Lublinsky A, Nguyen A, Domanus M, Prokhorova A, Gieser L, Touma E, Lockner R, Tata M , Zhu X, Patterson M, Shippy R, Sendera TJ, Mazumder A. 2002. An assessment of Motorola CodeLink microarray performance for gene expression profiling applications. Nucleic Acids Res. 30: e30).
Для изготовления биочипа настоящего изобретения используют набор олигонуклеотидов SEQ ID NO:1-31, приведенных в Перечне последовательностей, а также Табл.1. В качестве контроля прохождения гибридизации в настоящем изобретении используют образец контрольной ДНК. Расположение конкретных олигонуклеотидных зондов на биочипе может варьировать и определяется только удобством для интерпретации результатов гибридизации.For the manufacture of the biochip of the present invention using a set of oligonucleotides SEQ ID NO: 1-31, shown in the List of sequences, as well as Table 1. As a control of hybridization, a control DNA sample is used in the present invention. The location of specific oligonucleotide probes on the biochip can vary and is determined only by the convenience for interpreting the results of hybridization.
С помощью биочипа можно анализировать 9 групп аллелей гена HLA-DQA1: группа 101 объединяет аллели 0101XX, 0104ХХ, 0105, 0107; группа 102 - 0102ХХ; группа 103 - 0103; группа 106 - 0106; группа 02-0201; группа 03 - 03ХХХХ, группа 04 - 04ХХХХ; группа 05 - 05ХХХХ; группа 06 - 06ХХХХ. Для простоты в дальнейшем группы аллелей 101, 102, 103, 106, 02, 03, 04, 05, 06 будем называть просто аллелями. Биочип позволяет анализировать четыре полиморфных участка во втором экзоне гена HLA-DQA1. На чипе каждый полиморфный участок представлен столбцом пар ячеек. Первая пара столбцов имеет 4 строки, вторая пара столбцов - 2 строки, третья пара столбцов - 3 строки, четвертая пара столбцов - 2 строки, пятая пара столбцов - 2 строки. Первый полиморфный участок расположен между 203 и 234 позициями. Первый вариант первого участка (первая строка первой пары столбцов) отвечает за 101, 102, 103, 106 аллели, второй вариант первого полиморфного участка (вторая строка первой пары столбцов) отвечает за 02 аллель, третий вариант первого полиморфного участка (третья строка первой пары столбцов) отвечает за 03 аллель, четвертый вариант первого полиморфного участка (четвертая строка первой пары столбцов) отвечает за 04, 05, 06 аллели. Второй полиморфный участок расположен между 134 и 152 позициями. Первый вариант второго полиморфного участка (первая строка второй пары столбцов) отвечает за 101, 102, 106, 04, 05 аллели, второй вариант второго полиморфного участка (вторая строка второй пары столбцов) отвечает за 103, 02, 06 аллели. Третий полиморфный участок расположен между 161 и 188 позициями. Первый вариант третьего полиморфного участка (первая строка третьей пары столбцов) отвечает за 101 аллель, второй вариант третьего полиморфного участка (вторая строка третьей пары столбцов) отвечает за 102, 103, 106, 04, 05 аллели, третий вариант третьего полиморфного участка (третья строка третьей пары столбцов) отвечает за 04 и 06 аллели. Четвертый полиморфный участок расположен между 191 и 207 позициями. Первый вариант четвертого полиморфного участка (первая строка четвертой пары столбцов) отвечает за 101, 102, 103 аллели, второй вариант четвертого полиморфного участка (вторая строка четвертого столбца) отвечает за 106 аллель. Анализируя совокупность четырех полиморфных участков можно определить генотип. Первый вариант пятого полиморфного участка (верхняя строка пятой пары столбцов) отвечает за 101, 102, 106, 02 и 03 аллели. Второй вариант этого участка (нижняя строка пятой пары столбцов) - за аллель 103. Таким образом, проанализировав профиль светящихся ячеек, можно однозначно определить генотип образца.Using the biochip, 9 groups of HLA-DQA1 gene alleles can be analyzed:
В гене АВ0 можно выявить 5 полиморфных вариантов гена АВ0, сочетание которых дает 15 групп. Локус АВ0 является высокополиморфным и к настоящему времени опубликованы по нашим подсчетам около полутора сотен его аллелей. Подавляющее большинство из них встречаются крайне редко. Поэтому при выборе аллелей мы руководствовались, в первую очередь, частотой их встречаемости у белых европейцев, генетически наиболее близких к российской популяции. Для анализа были выбраны следующие группы аллелей: А, В, Ol, Olv и О2, детерминирующие серологическую группу крови у подавляющего большинства белых европейцев. Сочетание анализируемых SNP позволяет определить аллели гена АВО, присутствующие в образце (табл.3). В каждой из выбранных групп аллелей могут быть выделены аллели, различающиеся по другим SNP, но эти варианты редки и в подавляющем большинстве случаев серологически равнозначны между собой.In the AB0 gene, 5 polymorphic variants of the AB0 gene can be detected, the combination of which gives 15 groups. Locus AB0 is highly polymorphic and to date, according to our estimates, about one and a half hundred of its alleles have been published. The vast majority of them are extremely rare. Therefore, when choosing alleles, we were guided, first of all, by the frequency of their occurrence in white Europeans, genetically closest to the Russian population. For analysis, the following groups of alleles were selected: A, B, O l , O lv and O 2 , which determine the serological blood group in the vast majority of white Europeans. The combination of analyzed SNPs allows us to determine the alleles of the ABO gene present in the sample (Table 3). In each of the selected groups of alleles, alleles that differ in other SNPs can be isolated, but these variants are rare and in the vast majority of cases are serologically equivalent to each other.
Ген амелогенина расположен на половой хромосоме и позволяет определять пол индивидуума. AMELX характеризуется трех буквенной делецией (позиции 5878-5880). На биочипе иммобилизованы два олигонуклеотида (AMELX и AMELY), позволяющие анализировать наличие или отсутствие делеции.The amelogenin gene is located on the sex chromosome and allows you to determine the gender of the individual. AMELX is characterized by a three letter deletion (positions 5878-5880). Two oligonucleotides (AMELX and AMELY) are immobilized on a biochip, which allow the analysis of the presence or absence of a deletion.
В гене DARC анализируется позиция 125G/A, определяющая аллели FyA и FyB группы крови Duffy, соответственно. Анализ по этому гену дает разделение на 3 группы.In the DARC gene, the position 125G / A is analyzed, which determines the FyA and FyB alleles of the Duffy blood group, respectively. Analysis of this gene gives a division into 3 groups.
В гене NAT2 анализируются две SNP: 481С/Т и 590G/A. Анализ этих точек дает разделение на 9 групп.Two SNPs are analyzed in the NAT2 gene: 481C / T and 590G / A. The analysis of these points gives a division into 9 groups.
Всего разработанный биочип позволяет анализировать 28 групп аллелей в пяти генах (Фиг. 3).In total, the developed biochip allows us to analyze 28 groups of alleles in five genes (Fig. 3).
Далее изобретение иллюстрируется примерами, которые показывают применение способа экспресс-анализа генетического полиморфизма. Следует, однако, понимать, что приводимые примеры служат исключительно для иллюстрации и не предназначены для ограничения объема притязаний, выраженных в формуле изобретения. На основании настоящего описания специалист в данной области сможет легко предложить свои варианты и модификации осуществления изобретения, не отходя от общей концепции настоящего изобретения и без привлечения собственной изобретательской деятельности, так что должно быть понятно, что такие варианты и модификации также будут входить в объем притязаний настоящего изобретения.The invention is further illustrated by examples that show the application of the rapid analysis method of genetic polymorphism. However, it should be understood that the examples provided are for illustration only and are not intended to limit the scope of the claims expressed in the claims. Based on the present description, a person skilled in the art will be able to easily suggest their options and modifications of the invention without departing from the general concept of the present invention and without involving their own inventive activity, so it should be clear that such options and modifications will also be included in the scope of the claims of this inventions.
Пример 1. Олигонуклеотидный биочип для определения генетического полиморфизма в генах DARC, ABO, NAT2, HLA-DQA1 и AMEL.Example 1. Oligonucleotide biochip for determination of genetic polymorphism in the DARC, ABO, NAT2, HLA-DQA1 and AMEL genes.
Олигонуклеотиды для иммобилизации на микрочипе синтезируют на автоматическом синтезаторе 394 DNA/RNA Synthesizer (Applied Biosystems, США) с использованием стандартной фосфоамидитной процедуры. 5′ или 3′-конец олигонуклеотидов содержит спейсер со свободной аминогруппой, который вводят в состав олигонуклеотида при синтезе путем использования 3′-Amino-Modifier С7 CPG 500 (Glen Research, USA). Присоединение флуоресцентной метки к олигонуклеотидам по свободной аминогруппе осуществляют в соответствии с рекомендациями производителя. Олигонуклеотиды, меченные цианиновым красителем Су-3, очищают ВЭЖХ от олигонуклеотидов, не включивших флуоресцентный краситель, на колонке «Hypersil ODS 5 мкм, 4,6×250 мм» («SypeIco Int», США).Microchip immobilizing oligonucleotides are synthesized on a 394 DNA / RNA Synthesizer (Applied Biosystems, USA) using a standard phosphoamidite procedure. The 5 ′ or 3 ′ end of the oligonucleotides contains a free amino group spacer, which is introduced into the oligonucleotide by synthesis using the 3′-Amino-Modifier C7 CPG 500 (Glen Research, USA). The addition of a fluorescent label to the free amino group oligonucleotides is carried out in accordance with the manufacturer's recommendations. Oligonucleotides labeled with cyanine dye Su-3 purified HPLC from oligonucleotides that did not include a fluorescent dye on a
Биочип изготовляют методом сополимеризации олигонуклеотида в акриламидном геле, как описано ранее (Патент на изобретение № 2175972 «Способ иммобилизации олигонуклеотидов, содержащих непредельные группы, в полимерных гидрогелях при формировании микрочипа» Мирзабеков А.Д., Рубина А.Ю., Паньков С.В., Чернов Б.К. Приоритет от 28.12.1999). Биочип содержит 31 тип иммобилизованных олигонуклеотидов (SEQ ID NO:1-31), список которых представлен также в Таблице 1. Ячейки наносят согласно схеме на Фиг.1.The biochip is made by copolymerization of an oligonucleotide in an acrylamide gel, as described previously (Patent for invention No. 2175972 "Method for immobilizing oligonucleotides containing unsaturated groups in polymer hydrogels during microchip formation" Mirzabekov AD, Rubina A.Yu., Pankov S.V. ., Chernov B.K. Priority dated 12/28/1999). The biochip contains 31 types of immobilized oligonucleotides (SEQ ID NO: 1-31), a list of which is also presented in Table 1. The cells are applied according to the scheme in Figure 1.
Пример 2. Амплификация фрагментов гена АВО методом двухэтапной «гнездовой» мультиплексной ПЦР с целью наработки флуоресцентно меченого фрагмента гена.Example 2. Amplification of ABO gene fragments by the method of two-stage "nested" multiplex PCR in order to generate a fluorescently labeled gene fragment.
Из слюны испытуемых была выделена ДНК набором Qiagen. Для мультиплексной наработки всех анализируемых генов использовали ПЦР-праймеры SEQ ID NO:32-56. ПЦР проводили на приборе MiniCycler (MJ Research, Inc., USA) в объеме 25 мкл реакционной смеси, составом: для 1-го этапа: 1х буфер (67 мМ Трис-HCl, рН 8,6, 166 мМ (NH4)2SO4, 0,01% Тритон Х-100), 1,5 мМ MgCl2 0,2 мМ каждого из dNTP («Силекс», Россия), 5 рМ каждого из 4 праймеров (SEQ ID NO:32-43), 1 мкл геномной ДНК и 1,5 ед. акт. Taq-полимеразы («Силекс», Россия). ДНК денатурировали 5 мин при 94°С и проводили в первом этапе 35 циклов амплификации (94°С - 30 с, 60°С - 30 с, 72°С - 1 мин), затем 7 мин при 72°С. Смесь второго этапа ПЦР отличалась составом и концентрацией праймеров: верхние праймеры (SEQ ID NO:44, 46, 48, 50, 51, 53, 55) брали в концентрации 5 пкмоль/мкл, а нижние (SEQ ID NO:45, 47, 49, 52, 54, 56) - 50 пкмоль/мкл. В смесь добавляли 2 мкл продукта из первого этапа и амплифицировали по схеме: 3,5 мин 94°С, 34 цикла (94°С - 30 с, 62°С - 30 с, 72°С - 1 мин), 7 мин при 72°С. Нижние праймеры 2-го этапа были предварительно помечены по 5′ концу флуоресцентным красителем Cy5 (возб./исп.: 640/657 нм).DNA was isolated from the test saliva using a Qiagen kit. For multiplex production of all analyzed genes, PCR primers SEQ ID NO: 32-56 were used. PCR was performed on a MiniCycler instrument (MJ Research, Inc., USA) in a volume of 25 μl of the reaction mixture, composition: for the 1st stage: 1x buffer (67 mm Tris-HCl, pH 8.6, 166 mm (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.01% Triton X-100), 1.5 mM MgCl 2 0.2 mM each of dNTP (Sileks, Russia), 5 pM each of 4 primers (SEQ ID NO: 32-43), 1 μl of genomic DNA and 1.5 units Act. Taq polymerase (Sileks, Russia). DNA was denatured for 5 min at 94 ° C and 35 amplification cycles were performed in the first stage (94 ° C for 30 s, 60 ° C for 30 s, 72 ° C for 1 min), then 7 min at 72 ° C. The mixture of the second PCR stage differed in the composition and concentration of primers: the upper primers (SEQ ID NO: 44, 46, 48, 50, 51, 53, 55) were taken at a concentration of 5 pmol / μl, and the lower ones (SEQ ID NO: 45, 47, 49, 52, 54, 56) - 50 pmol / μl. 2 μl of the product from the first stage was added to the mixture and amplified according to the scheme: 3.5 min 94 ° С, 34 cycles (94 ° С - 30 s, 62 ° С - 30 s, 72 ° С - 1 min), 7 min at 72 ° C. The lower primers of the 2nd stage were preliminarily labeled at the 5 ′ end with a Cy5 fluorescent dye (exc. / Use: 640/657 nm).
Пример 3. Гибридизация меченого продукта на биочипе.Example 3. Hybridization of a labeled product on a biochip.
Содержимое всех пробирок, полученных на втором этапе Примера 2, используют для гибридизации на биочипе в буфере следующего состава: 25% формамид (Gibco BRL), 5×SSPE. Готовую гибридизационную смесь перед гибридизацией денатурируют при 95°С в течение 5 мин, охлаждают во льду, 2 мин, и наносят на биочип в гибридизационную камеру объемом 20-40 мкл (Sigma, USA). Гибридизацию проводят в течение 10-14 ч при температуре 37°С. Отмывку проводят в буфере 1×SSPE при комнатной температуре в течение 10 мин.The contents of all the tubes obtained in the second step of Example 2 are used for hybridization on a biochip in a buffer of the following composition: 25% formamide (Gibco BRL), 5 × SSPE. Before hybridization, the prepared hybridization mixture was denatured at 95 ° C for 5 min, cooled in ice, 2 min, and applied to the biochip in a hybridization chamber with a volume of 20-40 μl (Sigma, USA). Hybridization is carried out for 10-14 hours at a temperature of 37 ° C. Washing is carried out in 1 × SSPE buffer at room temperature for 10 minutes.
Пример 4. Регистрация и интерпретация результатов гибридизации.Example 4. Registration and interpretation of the results of hybridization.
Регистрацию гибридизационной картины производят с помощью портативного анализатора биочипов, снабженного ПЗС-камерой, производимого ООО «Биочип-ИМБ». При визуальном анализе изображения интерпретацию результатов проводят, как в примере 2. Описание алгоритма автоматического анализа изображения с помощью программы ImageWare™ выходит за рамки настоящего изобретения.The hybridization pattern is recorded using a portable biochip analyzer equipped with a CCD camera manufactured by Biochip-IMB LLC. When visual analysis of the image, the interpretation of the results is carried out, as in example 2. The description of the algorithm for automatic image analysis using the ImageWare ™ program is beyond the scope of the present invention.
Определим генотип по гибридизационной картине, представленной на Фигуре 2. Первый полиморфный участок HLA-DQA1: положительный сигнал наблюдается в первой и второй строках, следовательно, одна аллель из группы 101, 102, 103, 106, а вторая аллель 201. Далее второй полиморфный участок: положительный сигнал наблюдается в обеих строках, следовательно, присутствие 103 аллели исключаем. Третий полиморфный участок: положительный сигнал наблюдается во второй строке, следовательно, исключаем аллель 101. Четвертый полиморфный участок: положительный сигнал наблюдается в первой строке, следовательно, исключаем 106 аллель. В результате для рассматриваемого образца получаем генотип HLA-DQA1: 102/201.We will determine the genotype from the hybridization pattern shown in Figure 2. The first polymorphic region of HLA-DQA1: a positive signal is observed in the first and second lines, therefore, one allele from
Рассмотрим область биочипа, ответственную за генотипирование гена АВО. Сопоставим результаты гибридизации с данными из таблицы 3: Отсутствие сигнала в нижней паре первого столбца исключает аллели Ol и Olv. Т.к. образец является гетерозиготой по 297 позиции, следовательно, в нем точно присутствует аллель А и одна из двух: В или 02. Третий столбец не позволяет сделать вывод о второй аллели, а четвертый столбец исключает аллель В (т.к. нижняя пара не флуоресцирует). Остаются аллели А и 02.Consider the biochip region responsible for the genotyping of the ABO gene. Compare the results of hybridization with the data from table 3: The absence of a signal in the lower pair of the first column excludes the alleles O l and O lv . Because the sample is heterozygous at 297 positions, therefore, it definitely contains the allele A and one of two: B or 02. The third column does not allow a conclusion about the second allele, and the fourth column excludes the allele B (since the lower pair does not fluoresce) . Alleles A and 02 remain.
Ген амелогенина представлен одной аллелью (Фиг.2): AMELX, из чего можно заключить, что образец принадлежит женщине.The amelogenin gene is represented by one allele (Figure 2): AMELX, from which we can conclude that the sample belongs to a woman.
Ген DARC представлен гетерозиготой: FyA/FyB.The DARC gene is represented by a heterozygote: FyA / FyB.
Ген NAT2: 481 С/Т, 590G/G.NAT2 gene: 481 C / T, 590G / G.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109638/10A RU2582216C2 (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109638/10A RU2582216C2 (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014109638A RU2014109638A (en) | 2015-09-20 |
RU2582216C2 true RU2582216C2 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=54147543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014109638/10A RU2582216C2 (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582216C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740575C1 (en) * | 2020-05-21 | 2021-01-15 | Иван Дмитриевич Ивановский | Set of synthetic oligonucleotides for simultaneous genotyping 63 dna-markers associated with blood group av0, main haplogroups of y-chromosome, color of iris of eye, hair, skin and gender, by pcr with subsequent hybridisation |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6183963B1 (en) * | 1998-10-23 | 2001-02-06 | Signalgene | Detection of CYP1A1, CYP3A4, CYP2D6 and NAT2 variants by PCR-allele-specific oligonucleotide (ASO) assay |
RU2303634C2 (en) * | 2005-10-11 | 2007-07-27 | Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук | Method for analysis of genetic polymorphysm, defining predisposition to tumor diseases and individual sensitivity to pharmaceutical agents by using olygonucleotide biological microarray (bioarray) |
-
2014
- 2014-03-13 RU RU2014109638/10A patent/RU2582216C2/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6183963B1 (en) * | 1998-10-23 | 2001-02-06 | Signalgene | Detection of CYP1A1, CYP3A4, CYP2D6 and NAT2 variants by PCR-allele-specific oligonucleotide (ASO) assay |
RU2303634C2 (en) * | 2005-10-11 | 2007-07-27 | Институт Молекулярной Биологии Им. В.А. Энгельгардта Российской Академии Наук | Method for analysis of genetic polymorphysm, defining predisposition to tumor diseases and individual sensitivity to pharmaceutical agents by using olygonucleotide biological microarray (bioarray) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FESENKO D.O. et al., Preparing of single-stranded DNA in single-stage PCR with low-melt excess primer for hybridization on biochips, Molecular Biology, 2011, vol.45, no.2, pp.237-240. FESENKO D.O. et al., HLA-DQA1, AB0, and AMEL genotyping of biological material with biochips, Molecular Biology, 2010, vol.44, no.3, pp.401-406. ГРЯДУНОВ Д.А. и др., Технология гидрогелевых биочипов и ее применение в медицинской лабораторной диагностике, Лаборатория, 2009, т. 3, N11, стр.10-14. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740575C1 (en) * | 2020-05-21 | 2021-01-15 | Иван Дмитриевич Ивановский | Set of synthetic oligonucleotides for simultaneous genotyping 63 dna-markers associated with blood group av0, main haplogroups of y-chromosome, color of iris of eye, hair, skin and gender, by pcr with subsequent hybridisation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014109638A (en) | 2015-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hacia et al. | Mutational analysis using oligonucleotide microarrays | |
US7892731B2 (en) | System and method for inhibiting the decryption of a nucleic acid probe sequence used for the detection of a specific nucleic acid | |
Van Ommen et al. | The human genome project and the future of diagnostics, treatment, and prevention | |
US6703228B1 (en) | Methods and products related to genotyping and DNA analysis | |
US20060199183A1 (en) | Probe biochips and methods for use thereof | |
AU2002333801B2 (en) | Genetic analysis of biological samples in arrayed expanded representations of their nucleic acids | |
EP1056889B1 (en) | Methods related to genotyping and dna analysis | |
JP2009516516A (en) | Methods and probes for identifying nucleotide sequences | |
RU2303634C2 (en) | Method for analysis of genetic polymorphysm, defining predisposition to tumor diseases and individual sensitivity to pharmaceutical agents by using olygonucleotide biological microarray (bioarray) | |
WO2012171990A1 (en) | Discrimination of blood type variants | |
RU2582216C2 (en) | Biological microchip with primer set for analysis of polymorphism in ab0, hla-dqa1, amel, darc, nat2 genes | |
Wang et al. | A strategy for detection of known and unknown SNP using a minimum number of oligonucleotides applicable in the clinical settings | |
RU2539733C2 (en) | Set of differentiating nucleotides and biochip applicable in method for genetic typing of human y-chromosomes haplogroup markers: m130 (c), m145 (de) | |
RU2565036C2 (en) | Method for analysing genetic polymorphism for determining disposition to schizophrenia and alcoholism | |
RU2729360C1 (en) | Method of analyzing terminal mutations in brca1, brca2, atm and palb2 genes using multiplex pcr and subsequent hybridisation with an oligonucleotide biological microchip (biochip) | |
KR101249635B1 (en) | Novel EGR2 SNPs Related to Bipolar Disorder, Microarrays and Kits Comprising them for Diagnosing Bipolar Disorder | |
RU2609641C1 (en) | Method of analysis of somatic mutations in the bcr/abl chimeric gene using rt-pcr and subsequent hybridization with oligonucleotide biological microchip (biochip) | |
Bayés et al. | Overview of genotyping | |
WO1999058721A1 (en) | Multiplex dna amplification using chimeric primers | |
Glotov et al. | Development of a biochip for analyzing polymorphism of the biotransformation genes | |
WO2008088236A1 (en) | Method for genetically identifying a person according to the analysis of the single nucleotide polymorphism of a human genom by means of a oligonucleotide biological microchip (biochip) | |
RU2674687C1 (en) | Method for analysis of somatic mutations in gnaq and gna11 genes using lna-blocking multiplex pcr and subsequent hybridization with oligonucleotide biological microchip (biochip) | |
RU2600874C2 (en) | Set of oligonucleotide primers and probes for genetic typing of polymorphous dna loci associated with a risk of progression of sporadic form of alzheimer's disease in russian populations | |
KR102237248B1 (en) | SNP marker set for individual identification and population genetic analysis of Pinus densiflora and their use | |
WO2006112780A1 (en) | Method for amplification |