RU2756203C1 - Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics - Google Patents
Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756203C1 RU2756203C1 RU2020137412A RU2020137412A RU2756203C1 RU 2756203 C1 RU2756203 C1 RU 2756203C1 RU 2020137412 A RU2020137412 A RU 2020137412A RU 2020137412 A RU2020137412 A RU 2020137412A RU 2756203 C1 RU2756203 C1 RU 2756203C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cycles
- nat2
- acetylation
- detecting
- genotype
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к медицине, а именно к фармакогенетике, молекулярной диагностике, и касается олигонуклеотидных праймеров, флуоресцентных ДНК-зондов и способа определения генотипа человека, связанного с быстрым и медленным ацетилированием ксенобитотиков.The alleged invention relates to medicine, namely to pharmacogenetics, molecular diagnostics, and relates to oligonucleotide primers, fluorescent DNA probes and a method for determining the human genotype associated with fast and slow acetylation of xenobitotics.
Ариламин-N-ацетилтрансфераза 2 (NAT2) - фермент второй фазы биотрансформации ксенобиотиков, осуществляющий ацетилирование ариламинов и гидразинов. Фермент синтезируется во всех клетках организма, но его наибольшая активность наблюдается в клетках печени, где завершается детоксикация веществ. Ген фермента локализован на 8 хромосоме (8р22) и имеет ряд полиморфизмов, комбинация которых привела к существованию двух гаплотипов, ассоциированных с медленным или быстрым ацетилированием субстрата (Hein, David W. "N-acetyltransferase SNPs: emerging concepts serve as a paradigm for understanding complexities of personalized medicine." Expert opinion on drug metabolism & toxicology 5.4 (2009): 353-366). Сочетание аллельных вариантов гена NAT2 приводит к тримодальному распределению популяции на быстрых, медленных и промежуточных ацетиляторов.Arylamine-N-acetyltransferase 2 (NAT2) is an enzyme of the second phase of biotransformation of xenobiotics, which carries out the acetylation of arylamines and hydrazines. The enzyme is synthesized in all cells of the body, but its greatest activity is observed in liver cells, where the detoxification of substances is completed. The enzyme gene is localized on chromosome 8 (8p22) and has a number of polymorphisms, the combination of which led to the existence of two haplotypes associated with slow or fast acetylation of the substrate (Hein, David W. "N-acetyltransferase SNPs: emerging concepts serve as a paradigm for understanding complexities of personalized medicine. "Expert opinion on drug metabolism & toxicology 5.4 (2009): 353-366). The combination of allelic variants of the NAT2 gene leads to a trimodal distribution of the population on fast, slow, and intermediate acetylators.
NAT2 участвует в ацетилировании ароматических и гетероциклических аминов, которые содержатся в табачном дыме, загрязнителях окружающей среды, продуктах горения, эндогенных соединениях (серотонин, гистамин, дофамин), некоторых лекарственных веществах, а также выделяются в атмосферный воздух при производстве красок, резине, каменноугольного газа.NAT2 participates in the acetylation of aromatic and heterocyclic amines, which are contained in tobacco smoke, environmental pollutants, combustion products, endogenous compounds (serotonin, histamine, dopamine), some medicinal substances, and are also released into the atmospheric air during the production of paints, rubber, coal gas ...
В медицине наибольшее практическое значение имеет оценка скорости ацетилирования лекарственных препаратов. В исследованиях ряда ученых об эффективности и безопасности использования изониазида для лечения больных с туберкулезом показана зависимость частоты нейро- и гепатотоксического эффекта препарата от генотипа: медленные ацетиляторы имели более высокие риски развития токсических эффектов при применении изониазида (Но, Hsin-Tien, et al. "The NAT2 tag SNP rs1495741 correlates with the susceptibility of antituberculosis drug-induced hepatotoxicity." Pharmacogenetics and Genomics 23.4 (2013): 200-207). Кроме того, медленные ацетиляторы имеют предрасположенность к развитию лекарственной системной красной волчанке при длительном лечении антиаритмическими препаратами (прокаинамид, гидралазин), гематологической токсичности при применении дапсона, токсического эпидермального некролиза при лечении инфекционных заболеваний антибиотиками группы сульфаниламидов. Быстрые ацетиляторы, по сравнению с медленными, в меньшей степени подвержены токсическим эффектам, но эффективность применения лекарственных средств у данной группы снижена в связи с быстрым метаболизмом и выведением из организма действующего вещества, что приводит к уменьшению времени его воздействия на клетки-мишени. Определение генотипа гена NAT2 позволяет назначать лекарственные средства в соответствии с индивидуальными особенностями пациента, что является актуальным для развития персонифицированной медицины. Кроме этого замедление скорости ацетилирования обусловливает повышенный риск развития рака из-за снижения дезактивации ароматических аминов. В ряде исследований показана связь предрасположенности к онкологическим заболеваниям, таким как рак груди и рак мочевого пузыря, с генотипом NAT2, особенно среди курильщиков (Umberto Gelatti et al. "N-Acetyltransferase-2, glutathione S-transferase M1 and T1 genetic polymorphisms, cigarette smoking and hepatocellular carcinoma: A case-control study". Int. J. Cancer: 115, (2005):301-306. Таким образом, генетически детерминированные особенности биотрансформации ксенобиотиков определяют индивидуальные реакции организма на разнообразные токсические вещества и лекарственные препараты.In medicine, the assessment of the rate of acetylation of drugs is of the greatest practical importance. In studies by a number of scientists on the efficacy and safety of isoniazid use for the treatment of patients with tuberculosis, the dependence of the frequency of the neuro- and hepatotoxic effect of the drug on the genotype was shown: slow acetylators had higher risks of developing toxic effects when using isoniazid (Ho, Hsin-Tien, et al. " The NAT2 tag SNP rs1495741 correlates with the susceptibility of antituberculosis drug-induced hepatotoxicity. "Pharmacogenetics and Genomics 23.4 (2013): 200-207). In addition, slow acetylators have a predisposition to the development of medicinal systemic lupus erythematosus with long-term treatment with antiarrhythmic drugs (procainamide, hydralazine), hematological toxicity with the use of dapsone, toxic epidermal necrolysis in the treatment of infectious diseases with antibiotics of the sulfonamide group. Fast acetylators, in comparison with slow ones, are less susceptible to toxic effects, but the effectiveness of the use of drugs in this group is reduced due to the rapid metabolism and excretion of the active substance from the body, which leads to a decrease in the time of its effect on target cells. Determination of the genotype of the NAT2 gene allows prescribing drugs in accordance with the individual characteristics of the patient, which is relevant for the development of personalized medicine. In addition, a slowdown in the rate of acetylation is associated with an increased risk of cancer due to a decrease in the deactivation of aromatic amines. A number of studies have shown a relationship between the predisposition to cancer, such as breast cancer and bladder cancer, with the NAT2 genotype, especially among smokers (Umberto Gelatti et al. "N-Acetyltransferase-2, glutathione S-transferase M1 and T1 genetic polymorphisms, cigarette smoking and hepatocellular carcinoma: A case-control study. "Int. J. Cancer: 115, (2005): 301-306. Thus, genetically determined characteristics of the biotransformation of xenobiotics determine the individual reactions of the organism to a variety of toxic substances and drugs.
Известно несколько методов генотипирования гена NAT2, основанные на определении семи SNP: rs1801279 (G191A), rs1041983 (С282Т), rs1801280 (Т341С), rs1799929 (C481T), rs1799930 (G590A), rs1208 (A803G), rs1799931 (G857A) [Bolt HM, Selinski S, Dannappel D, Blaszkewicz M, Golka K. Reinvestigation of the concordance of hu-man NAT2 phenotypes and genotypes. Arch Toxicol. 2005; 79:196-200].There are several known methods for genotyping the NAT2 gene, based on the determination of seven SNPs: rs1801279 (G191A), rs1041983 (C282T), rs1801280 (T341C), rs1799929 (C481T), rs1799930 (G590A), rs1208 (rs7993AG), rs1208 (rs7803AG), , Selinski S, Dannappel D, Blaszkewicz M, Golka K. Reinvestigation of the concordance of hu-man NAT2 phenotypes and genotypes. Arch Toxicol. 2005; 79: 196-200].
Известен способ секвенирование второго экзона гена NAT2 и определение генотипа с использованием алгоритма классификации NAT2PRED (Kuznetsov, Igor В., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186). Однако применение данного способа ограничено в медицинской практике в связи со сложностью пробоподготовки, длительностью выполнения теста и высокой стоимостью оборудования и наборов.There is a known method of sequencing the second exon of the NAT2 gene and determining the genotype using the NAT2PRED classification algorithm (Kuznetsov, Igor V., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype . "Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186). However, the application of this method is limited in medical practice due to the complexity of sample preparation, the duration of the test and the high cost of equipment and kits.
Известен способ генотипирования, основанный на анализе полиморфизма длины рестрикционных фрагментов ДНК (полимеразная цепная реакция в реальном времени) [Miller, М.А., Grigg, М.Е., Kreuder, С., James, E.R., Melli, А.С., Crosbie, P.R., Jessup, D.A., Boothroyd, J.C., Brownstein, D., Conrad, P.A., 2004. Anunusual genotype of Toxoplasma gondiiis common in California sea otters (Enhydra lutris nereis) and is a cause of mortality. Int. J. Parasitol. 34, 275-284.]. Недостатком способа является его время- и трудозатратность, так как он включает в себя проведение двух полимеразных цепных реакций и использование 7 рестрикиционных ферментов с последующей детекцией в агарозном геле.The known method of genotyping, based on the analysis of polymorphism of the length of restriction DNA fragments (polymerase chain reaction in real time) [Miller, MA, Grigg, ME, Kreuder, S., James, ER, Melli, A.S. , Crosbie, PR, Jessup, DA, Boothroyd, JC, Brownstein, D., Conrad, PA, 2004. Anunusual genotype of Toxoplasma gondiiis common in California sea otters (Enhydra lutris nereis) and is a cause of mortality. Int. J. Parasitol. 34, 275-284.]. The disadvantage of this method is its time and labor input, since it involves carrying out two polymerase chain reactions and the use of 7 restriction enzymes, followed by detection in an agarose gel.
Известен способ определения полиморфизма гена NAT2 (rs1801280) в комбинации с генами других ферментов биотрансформации с помощью метода гибридизации на биологическом чипе. Разработана диагностическая система «ПФ-Биочип» (Рег. Уд. No ФС 012б2006/5317-06) для выявления и диагностики предрасположенности к развитию онкологических заболеваний и для определения индивидуальной чувствительности к некоторым лекарственным препаратам (5-фторурацилу, метотрексату, омепразолу и др.). К недостаткам способа относится длительность анализа (Gra, О.A., et al. "Genetic polymorphism of GST, NAT2, and MTRR and susceptibility to childhood acute leukemia." Molecular Biology 42.2 (2008): 187). Кроме того, полиморфизм rs1801280 часто определяют в комбинации с rs1041983 для более точного предсказания генотипа NAT2.A known method for determining the polymorphism of the NAT2 gene (rs1801280) in combination with genes of other biotransformation enzymes using the method of hybridization on a biological chip. A diagnostic system "PF-Biochip" (Reg.Ud. No. FS 012b2006 / 5317-06) has been developed to identify and diagnose a predisposition to the development of oncological diseases and to determine individual sensitivity to certain drugs (5-fluorouracil, methotrexate, omeprazole, etc. ). The disadvantages of this method include the duration of the analysis (Gra, O.A., et al. "Genetic polymorphism of GST, NAT2, and MTRR and susceptibility to childhood acute leukemia." Molecular Biology 42.2 (2008): 187). In addition, the rs1801280 polymorphism is often identified in combination with rs1041983 to more accurately predict the NAT2 genotype.
Наиболее близким способом является «Набор и метод для обнаружения полиморфизма гена NAT2 с использованием флуоресцентной количественной ПЦР в реальном времени» (Рег. уд. № WO/2014/036924). Для обнаружения ключевого однонуклеотидного полиморфизма (SNP) используют набор олигонуклеотидных праймеров с последующим проведением флуоресцентной количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени.The closest way is "Kit and method for detecting polymorphism of the NAT2 gene using fluorescent quantitative real-time PCR" (Reg. Beats. No. WO / 2014/036924). To detect a key single nucleotide polymorphism (SNP), a set of oligonucleotide primers is used, followed by real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction.
Перечисленные выше способы обладают рядом недостатков - высокая трудозатратность и стоимость наборов, длительность выполнения теста, что затрудняет их использование в практической медицине.The above methods have a number of disadvantages - high labor input and cost of the kits, the duration of the test, which makes it difficult to use them in practical medicine.
Техническим результатом предлагаемого способа является сокращение времени определения, а также повышение чувствительности и специфичности при доступности оборудования и реактивов.The technical result of the proposed method is to reduce the time of determination, as well as to increase the sensitivity and specificity with the availability of equipment and reagents.
Новым в предлагаемом способе является то, что генотипирование ариламин-N-ацетилтрансферазы осуществляют на основании детекции tag SNP rs1495741 с использованием специфических праймеров NAT2F и NAT2R и двух флюоресцентно-меченных зондов, содержащих участки «замкнутых нуклеотидов» NAT2 и в режиме амплификации, а именно 1 цикл 95° - 5 мин, 40 циклов 95° - 10 с, 65° - 15 с, 72° - 15 с.New in the proposed method is that genotyping of arylamine-N-acetyltransferase is carried out based on the detection of tag SNP rs1495741 using specific primers NAT2F and NAT2R and two fluorescently labeled probes containing regions of "closed nucleotides" NAT2 and in the amplification mode, namely 1 cycle 95 ° - 5 min, 40 cycles 95 ° - 10 s, 65 ° - 15 s, 72 ° - 15 s.
Новым является также то, что оценку результатов проводят регистрацией сигнала флуоресценции по каналам FAM и R6G путем детекции сигнала между 18-38 циклами.It is also new that the evaluation of the results is carried out by recording the fluorescence signal in the FAM and R6G channels by detecting the signal between 18-38 cycles.
Для выявления ключевого однонуклеотидного полиморфизма (tag SNP) rs1495741 были использованы сконструированные авторами синтетические олигонуклеотидные праймеры и ДНК-зонды:To identify the key single nucleotide polymorphism (tag SNP) rs1495741, synthetic oligonucleotide primers and DNA probes designed by the authors were used:
1) Праймеры NAT2F и NAT2R 1) Primers NAT2F and NAT2R
2) Флуоресцентно-меченные зонды NAT2 и 2) Fluorescently labeled probes NAT2 and
Достоинство предлагаемого способа в том, что определения генотипа NAT2 включает выделение ДНК из крови, слюны и других биологических образцов, проведение полимеразной цепной реакции с детекцией в реальном времени (ПЦР-РВ) с разработанными олигонуклеотидными праймерами и флуоресцентно-меченными зондами в режиме амплификации (1 цикл 95°С - 5 мин; 40 циклов 95°С - 10 с, 65°С - 15 с, 72°С - 15 с) и оценку результата. Оценку результата проводят путем регистрации сигнала флуоресценции по каналам FAM (520 нм) и R6G (557 нм) путем детекции сигнала между 18-38 циклами. Проведенный анализ патентной и научной литературы показал, что предложенный способ отличается от других решений в данной области. Так праймеры и зонды, необходимые для детекции гаплотипов NAT2 с помощью ПЦР-РВ, не были найдены. По сравнению с используемыми методами ПЦР-ПДРФ, гибридизации на биочипе и секвенирования сконструированные праймеры и ДНК-зонды позволяют быстро, с высокой чувствительностью и специфичностью определить генотип NAT2 и тип ацетилирования на основании SNP в позиции 18415371 хромосомы 8: А;А - медленный, A;G - промежуточный, G;G - быстрый. Предлагаемый способ отличается высокой скоростью проведения, доступностью оборудования и реактивов для его проведения и высокой чувствительностью и специфичностью. Было показано, что результаты генотипирования с помощью данного SNP коррелируют с типом ацетилирования, который был предсказан на основании семи SNP в последовательности второго экзона гена NAT2 (Selinski, Silvia, et al. "Genotyping NAT2 with only two SNPs (rs1041983 and rs1801280) outperforms the tagging SNP rs1495741 and is equivalent to the conventional 7-SNP NAT2 genotype." Pharmacogenetics and genomics 21.10 (2011): 673-678.).The advantage of the proposed method is that the determination of the NAT2 genotype includes the isolation of DNA from blood, saliva and other biological samples, carrying out the polymerase chain reaction with real-time detection (RT-PCR) with the developed oligonucleotide primers and fluorescently labeled probes in the amplification mode (1 cycle 95 ° C - 5 min; 40 cycles 95 ° C - 10 s, 65 ° C - 15 s, 72 ° C - 15 s) and evaluate the result. Evaluation of the result is carried out by recording the fluorescence signal through the FAM (520 nm) and R6G (557 nm) channels by detecting the signal between 18-38 cycles. The analysis of the patent and scientific literature showed that the proposed method differs from other solutions in this area. Thus, the primers and probes required for the detection of NAT2 haplotypes using RT-PCR were not found. Compared to the used PCR-RFLP, biochip hybridization and sequencing methods, the designed primers and DNA probes make it possible to quickly, with high sensitivity and specificity, determine the NAT2 genotype and the type of acetylation based on SNP at position 18415371 of chromosome 8: A; A - slow, A ; G - intermediate, G; G - fast. The proposed method is characterized by a high speed of implementation, the availability of equipment and reagents for its implementation, and high sensitivity and specificity. It has been shown that the results of genotyping using this SNP correlate with the type of acetylation, which was predicted based on seven SNPs in the sequence of the second exon of the NAT2 gene (Selinski, Silvia, et al. "Genotyping NAT2 with only two SNPs (rs1041983 and rs1801280) outperforms the tagging SNP rs1495741 and is equivalent to the conventional 7-SNP NAT2 genotype. "Pharmacogenetics and genomics 21.10 (2011): 673-678.).
Конструирование праймеров и зондов осуществлено в ручном режиме исходя из структуры описания SNP rs1495741 в референсных геномах (нуклеотидной последовательности справа и слева от позиции мишени) [https://www.ncb.nlm.nih.gov/snp/rs1495741].The design of primers and probes was carried out in manual mode based on the structure of the description of SNP rs1495741 in the reference genomes (nucleotide sequence to the right and left of the target position) [https://www.ncb.nlm.nih.gov/snp/rs1495741].
NAT2F NAT2F
NAT2R NAT2R
Зонд 1 Probe 1
Зонд 2 Probe 2
Химический синтез праймеров и зондов осуществляют по нашему заказу в НПФ "Синтол" (Москва), там же определяют концентрацию олигонуклеотидов. Для работы авторы используют разведение олигонуклеотидных праймеров и зондов из лиофильно-высушенного материала. Зонд 1 мечен флуорофором R6G по 5'-концу и гасителем флуоресценции BHQ2 по 3'-концу. Детекцию сигнала проводили по "желтому" (R6G/Yellow) каналу (длина волны 557 нм). Зонд 2 мечен флуорофором FAM по 5'-концу и гасителем флуоресценции RTQ1 по 3'-концу. Детекцию сигнала проводили по "зеленому" (FAM/Green) каналу детекции в термоциклере RotorGene6000 (длина волны 520 нм).The chemical synthesis of primers and probes is carried out by our order at the Sintol Research and Production Company (Moscow), where the concentration of oligonucleotides is determined. For work, the authors use the dilution of oligonucleotide primers and probes from freeze-dried material. Probe 1 is labeled with the R6G fluorophore at the 5 'end and the fluorescence quencher BHQ2 at the 3' end. Signal detection was performed via the "yellow" (R6G / Yellow) channel (wavelength 557 nm). Probe 2 is labeled with the FAM fluorophore at the 5 'end and the fluorescence quencher RTQ1 at the 3' end. The signal was detected via the green (FAM / Green) detection channel in a RotorGene6000 thermal cycler (wavelength 520 nm).
Указанные праймеры были подобраны исходя из анализа структуры гена в диапазоне 200 п.н. вокруг tag SNP rs1495741.These primers were selected based on the analysis of the gene structure in the range of 200 bp. around the SNP tag rs1495741.
Сопоставительный анализ предлагаемого способа и прототипа показывает, что предлагаемый способ отличается тем, что генотипирование ариламин-N-ацетилтрансферазы осуществляют путем детекции tag SNP rs1495741 с использованием специфических праймеров NAT2F и NAT2R и двух флюоресцентно-меченных зондов, содержащих участки «замкнутых нуклеотидов»: NAT2 и в режиме амплификации, а именно 1 цикл 95° - 5 мин, 40 циклов 95° - 10 с, 65° - 15 с, 72° - 15 с, а оценку результатов проводят регистрацией сигнала флуоресценции по каналам FAM и R6G путем детекции сигнала между 18-38 циклами, что соответствует критерию «новизна».Comparative analysis of the proposed method and the prototype shows that the proposed method differs in that genotyping of arylamine-N-acetyltransferase is carried out by detecting tag SNP rs1495741 using specific primers NAT2F and NAT2R and two fluorescently labeled probes containing regions of "closed nucleotides": NAT2 and in the amplification mode, namely 1 cycle 95 ° - 5 min, 40 cycles 95 ° - 10 s, 65 ° - 15 s, 72 ° - 15 s, and the results are assessed by recording the fluorescence signal through the FAM and R6G channels by detecting the signal between 18-38 cycles, which corresponds to the criterion of "novelty".
Предлагаемый способ позволяет быстро и с высокой чувствительностью и специфичностью определить генотип NAT2 и тип ацетилирования в исследуемом материале. Преимуществом предложенного способа является сокращение времени исследования, простая и автоматизированная интерпретация результатов, доступность способа для клинических лабораторий.The proposed method allows you to quickly and with high sensitivity and specificity to determine the NAT2 genotype and the type of acetylation in the test material. The advantage of the proposed method is the reduction in research time, simple and automated interpretation of the results, the availability of the method for clinical laboratories.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Выделяют ДНК из крови, слюны или других биологических образцов. Материал помещают в пробирку с винтовой крышкой. Выделение ДНК производят набором ДНК-сорб-В согласно протоколу производителя (Интерлабсервис, Москва). Осуществляют идентификацию генотипа NAT2. К 12,5 мкл пробы добавляют 12,5 мкл смеси, содержащей буфер для полимеразной цепной реакции, праймер NAT2F NAT2R зонд 1 зонд 2 сульфат магния, смесь четырех 2'-дезоксинуклеозид-5'-трифосфатов, TaqF-полимераза. Конечный объем реакционной смеси - 25 мкл. Проводят полимеразную цепную реакцию с детекцией в реальном времени с разработанными олиглнуклеотидными праймерами и флуоресцентно-меченными зондами в режиме амплификации. Режимы амплификации ДНК на амплификаторе CFX БиоРад: 1 цикл 95°С - 5 мин; 40 циклов 95°С - 10 с, 65°С - 15 с, 72°С - 15 с. Оценку результата проводят путем регистрации сигнала флуоресценции по каналам FAM (520 нм) и R6G (557 нм) путем детекции сигнала между 18-38 циклами. Предложенный способ позволяет быстро, с высокой специфичностью выявить аллель 1495741А, связанный с медленным ацетилированием ксенобиотиков, и аллель 1495741G, связанный с быстрым ацетилированием ксенобиотиков. Присутствие обоих аллелей 1495741А и 1495741G оценивают как генотип, связанный с умеренной скоростью ацетилирования.Isolate DNA from blood, saliva, or other biological samples. The material is placed in a test tube with a screw cap. DNA isolation is performed with a set of DNA-sorb-B according to the manufacturer's protocol (Interlabservice, Moscow). Genotype NAT2 is identified. To 12.5 μl of the sample, add 12.5 μl of the mixture containing the buffer for polymerase chain reaction, primer NAT2F NAT2R probe 1 probe 2 magnesium sulfate, a mixture of four 2'-deoxynucleoside-5'-triphosphates, TaqF polymerase. The final volume of the reaction mixture is 25 μl. A polymerase chain reaction with real-time detection is carried out with the developed oliglnucleotide primers and fluorescently labeled probes in the amplification mode. Modes of DNA amplification on the CFX BioRad amplifier: 1 cycle at 95 ° С - 5 min; 40 cycles 95 ° C - 10 s, 65 ° C - 15 s, 72 ° C - 15 s. Evaluation of the result is carried out by recording the fluorescence signal through the FAM (520 nm) and R6G (557 nm) channels by detecting the signal between 18-38 cycles. The proposed method makes it possible to quickly, with high specificity, identify allele 1495741A associated with slow acetylation of xenobiotics, and allele 1495741G associated with rapid acetylation of xenobiotics. The presence of both alleles 1495741A and 1495741G is assessed as a genotype associated with a moderate rate of acetylation.
Примеры конкретного выполнения способаExamples of specific implementation of the method
Пример 1. Производили соскоб буккального эпителия с внутренней стороны щеки у добровольца А. Материал помещали в пробирку с винтовой крышкой. Выделение ДНК производили набором ДНК-сорб-В (Интерлабсервис, Москва) согласно протоколу производителя. К 12,5 мкл пробы добавили 12,5 мкл смеси, содержащей буфер для ПЦР; праймер NAT2F NAT2R зонд 1 зонд 2 сульфат магния; смесь четырех 2'-дезоксинуклеозид-5'-трифосфатов; TaqF-полимераза. Конечный объем реакционной смеси - 25 мкл. При регистрации сигнала наблюдали экспоненциальный рост флюоресценции по FAM между 18-38 циклами, что свидетельствует о наличии двух аллелей 1495741А. Таким образом результат оценивается как генотип, связанный с медленной скоростью ацетилирования субстрата.Example 1. The buccal epithelium was scraped from the inside of the cheek of volunteer A. The material was placed in a test tube with a screw cap. DNA isolation was performed with a DNA-sorb-B kit (Interlabservice, Moscow) according to the manufacturer's protocol. To 12.5 μl of the sample was added 12.5 μl of the mixture containing the PCR buffer; primer NAT2F NAT2R probe 1 probe 2 magnesium sulfate; a mixture of four 2'-deoxynucleoside-5'-triphosphates; TaqF polymerase. The final volume of the reaction mixture is 25 μl. When registering the signal, an exponential increase in FAM fluorescence was observed between 18-38 cycles, which indicates the presence of two alleles 1495741A. Thus, the result is assessed as a genotype associated with a slow rate of substrate acetylation.
Для подтверждения полученного результата образец был отправлен в ЗАО «Евроген» для секвенирования с второго экзона NAT2. Интерпретация результатов проводилась с использованием алгоритма классификации NAT2PRED (Kuznetsov I.В., McDuffie М., Moslehi R., "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186.). В результате был подтвержден генотип с медленным типом ацетилирования.To confirm the obtained result, the sample was sent to ZAO Evrogen for sequencing from the second exon NAT2. The interpretation of the results was carried out using the NAT2PRED classification algorithm (Kuznetsov I.V., McDuffie M., Moslehi R., "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009 ): 1185-1186.). As a result, the genotype with a slow type of acetylation was confirmed.
Пример 2. Производили соскоб буккального эпителия с внутренней стороны щеки у добровольца П. Материал помещали в пробирку с винтовой крышкой. Выделение ДНК производили набором ДНК-сорб-В (Интерлабсервис, Москва) согласно протоколу производителя. К 12,5 мкл пробы добавили 12,5 мкл смеси, содержащей буфер для ПЦР; праймер NAT2F NAT2R зонд 1 зонд 2 сульфат магния; смесь четырех 2'-дезоксинуклеозид-5'-трифосфатов; TaqF-полимераза. Конечный объем реакционной смеси - 25 мкл. При регистрации сигнала наблюдали экспоненциальный рост флюоресценции по R6G между 18-38 циклами, что свидетельствует о наличии двух аллелей 1495741G, ассоциированных с быстрой скоростью ацетилирования.Example 2. The buccal epithelium was scraped from the inside of the cheek of volunteer P. The material was placed in a test tube with a screw cap. DNA isolation was performed with a DNA-sorb-B kit (Interlabservice, Moscow) according to the manufacturer's protocol. To 12.5 μl of the sample was added 12.5 μl of the mixture containing the PCR buffer; primer NAT2F NAT2R probe 1 probe 2 magnesium sulfate; a mixture of four 2'-deoxynucleoside-5'-triphosphates; TaqF polymerase. The final volume of the reaction mixture is 25 μl. When registering the signal, an exponential increase in R6G fluorescence was observed between 18-38 cycles, which indicates the presence of two 1495741G alleles associated with a rapid rate of acetylation.
Для подтверждения полученного результата образец был отправлен в ЗАО «Евроген» для секвенирования с второго экзона NAT2. Интерпретация результатов проводилась с использованием алгоритма классификации NAT2PRED (Kuznetsov, Igor В., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186.). В результате был подтвержден генотип с быстрым типом ацетилирования.To confirm the obtained result, the sample was sent to ZAO Evrogen for sequencing from the second exon NAT2. The results were interpreted using the NAT2PRED classification algorithm (Kuznetsov, Igor V., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009) : 1185-1186.). As a result, the genotype with the rapid type of acetylation was confirmed.
Пример 3. Производили соскоб буккального эпителия с внутренней стороны щеки у добровольца К. Материал помещали в пробирку с винтовой крышкой. Выделение ДНК производили набором ДНК-сорб-В (Интерлабсервис, Москва) согласно протоколу производителя. К 12,5 мкл пробы добавили 12,5 мкл смеси, содержащей буфер для ПЦР; праймер NAT2F NAT2R зонд 1 зонд 2 сульфат магния; смесь четырех 2'-дезоксинуклеозид-5'-трифосфатов; TaqF-полимераза. Конечный объем реакционной смеси - 25 мкл. При регистрации сигнала наблюдали экспоненциальный рост флюоресценции по R6G и FAM между 18-38 циклами, что свидетельствует о наличии двух аллелей 1495741G и 1495741А. Таким образом, генотип NAT2 ассоциирован с умеренной скоростью ацетилирования субстратов.Example 3. The buccal epithelium was scraped from the inside of the cheek of volunteer K. The material was placed in a test tube with a screw cap. DNA isolation was performed with a DNA-sorb-B kit (Interlabservice, Moscow) according to the manufacturer's protocol. To 12.5 μl of the sample was added 12.5 μl of the mixture containing the PCR buffer; primer NAT2F NAT2R probe 1 probe 2 magnesium sulfate; a mixture of four 2'-deoxynucleoside-5'-triphosphates; TaqF polymerase. The final volume of the reaction mixture is 25 μl. When registering the signal, an exponential increase in fluorescence for R6G and FAM was observed between 18-38 cycles, which indicates the presence of two alleles 1495741G and 1495741A. Thus, the NAT2 genotype is associated with a moderate rate of substrate acetylation.
Для подтверждения полученного результата образец был отправлен в ЗАО «Евроген» для секвенирования с второго экзона NAT2. Интерпретация результатов проводилась с использованием алгоритма классификации NAT2PRED (Kuznetsov, Igor В., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186). В результате был подтвержден генотип с промежуточным (умеренным) типом ацетилирования.To confirm the obtained result, the sample was sent to ZAO Evrogen for sequencing from the second exon NAT2. The results were interpreted using the NAT2PRED classification algorithm (Kuznetsov, Igor V., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009) : 1185-1186). As a result, the genotype with an intermediate (moderate) type of acetylation was confirmed.
Пример 4. Апробацию предложенного способа проводили у 50 человек, добровольно принявших участие в исследовании. Информированное согласие было получено от каждого участника исследования, а проведение настоящей работы было одобрено комитетом по этике Иркутского государственного медицинского университета. Генетический материал (буккальный эпителий) был исследован двумя способами: секвенирование второго экзона NAT2, которое проводилось компанией «Евроген», и по предлагаемому способу, которая выполнялась на базах ФГБНУ НЦ ПЗСРЧ и ГБОУ ВПО ИГМУ. При оценке результатов предлагаемого способа было выявлено 29 проб с медленным типом ацетилирования (А;А), 16 с промежуточным (A;G) и 5 проб с быстрым (G;G). В дальнейшем ДНК была отправлена на секвенирование второго экзона NAT2 на базе компании ЗАО «Евроген». Определение генотипа проводилось с использованием алгоритма классификации NAT2PRED. ([Kuznetsov, Igor В., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186). В результате только два образца были классифицированы неверно: 1 образец имел генотип с промежуточным типом ацетилирования и 1 образец с медленным типом ацетилирования. Таким образом, чувствительность и специфичность предлагаемого метода относительно референсного исследования составили 96,6% и 95,2% соответственно.Example 4. Approbation of the proposed method was carried out in 50 people who voluntarily took part in the study. Informed consent was obtained from each study participant, and the conduct of this work was approved by the ethics committee of Irkutsk State Medical University. Genetic material (buccal epithelium) was investigated in two ways: sequencing of the second exon NAT2, which was carried out by the company "Evrogen", and according to the proposed method, which was performed on the bases of the FGBNU NTs PZSRCH and GBOU VPO ISMU. When evaluating the results of the proposed method, 29 samples were identified with a slow type of acetylation (A; A), 16 with an intermediate (A; G) and 5 samples with a fast (G; G). Subsequently, the DNA was sent for sequencing of the second exon NAT2 on the basis of ZAO Evrogen. The genotype was determined using the NAT2PRED classification algorithm. ([Kuznetsov, Igor B., Michael McDuffie, and Roxana Moslehi. "A web server for inferring the human N-acetyltransferase-2 (NAT2) enzymatic phenotype from NAT2 genotype." Bioinformatics 25.9 (2009): 1185-1186). As a result, only two samples were misclassified: 1 sample had an intermediate type of acetylation genotype and 1 sample with a slow type of acetylation. Thus, the sensitivity and specificity of the proposed method relative to the reference study were 96.6% and 95.2%, respectively.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020137412A RU2756203C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020137412A RU2756203C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2756203C1 true RU2756203C1 (en) | 2021-09-28 |
Family
ID=77999925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020137412A RU2756203C1 (en) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756203C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445372C1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии медицинских наук Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН | METHOD FOR HUMAN GENOTYPE DETERMINATION BY 6174 GENE BRCA2 (617delT) POSITION POLYMORPHISM |
WO2014036924A1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Luo Ziyi | Kit and method for detecting nat2 gene polymorphism by using real-time fluorescent quantitative pcr |
-
2020
- 2020-11-13 RU RU2020137412A patent/RU2756203C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445372C1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии медицинских наук Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН | METHOD FOR HUMAN GENOTYPE DETERMINATION BY 6174 GENE BRCA2 (617delT) POSITION POLYMORPHISM |
WO2014036924A1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Luo Ziyi | Kit and method for detecting nat2 gene polymorphism by using real-time fluorescent quantitative pcr |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MILLER, М.А., et al, Anunusual genotype of Toxoplasma gondii is common in California sea otters (Enhydra lutris nereis) and is a cause of mortality. Int. J. Parasitol, 2004, 34, 275-284. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | MYH mutations in patients with attenuated and classic polyposis and with young-onset colorectal cancer without polyps | |
Knight | Functional implications of genetic variation in non-coding DNA for disease susceptibility and gene regulation | |
US20220380851A1 (en) | Methods and compositions for diagnosing, prognosing, and treating endometriosis | |
Abebe et al. | Tuberculosis drug resistance testing by molecular methods: opportunities and challenges in resource limited settings | |
JP5899527B2 (en) | Method for examining drug eruption risk with antiepileptic drugs based on single nucleotide polymorphism of chromosome 13 short arm 21.33 region | |
JP6449147B2 (en) | Method for detecting T cell lymphoma | |
Abramzon et al. | Investigating RFC1 expansions in sporadic amyotrophic lateral sclerosis | |
RU2756203C1 (en) | Method for determining human genotype associated with acetylation of xenobiotics | |
Tian et al. | Rare copy number variations of planar cell polarity genes are associated with human neural tube defects | |
Kupfer et al. | Hereditary colorectal cancer | |
EA042541B1 (en) | METHOD FOR DETERMINING HUMAN GENOTYPE ASSOCIATED WITH XENOBIOTS ACETYLATION | |
JPWO2011148715A1 (en) | Normal-tension glaucoma disease susceptibility gene and use thereof | |
Rennert et al. | Molecular testing for factor V Leiden and prothrombin gene mutations in inherited thrombophilia | |
CN101469345B (en) | Reagent kit for detecting plateau pneumochysis susceptibility based on mitochondria DNA G709A mononucleotide polymorphism | |
KR102477502B1 (en) | IL5 Gene hypomethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia | |
RU2746055C1 (en) | Method for diagnosing mutation c.-23+1g>a (rs80338940) of the gjb2 gene | |
KR102477501B1 (en) | ALB Gene hypomethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia | |
KR102473349B1 (en) | KIFAP3 Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia | |
KR102473350B1 (en) | RACGAP1 Gene hypermethylation marker for diagnosis of delayed cerebral ischemia | |
Kaur et al. | Evaluating The Infinium Human MethylationEPIC v2 BeadChip | |
RU2777663C1 (en) | QUANTITATIVE METHOD FOR DETERMINING THE EXPRESSION OF GNAO1 ALLELES OF A HEALTHY FORM AND WITH c.607 G>A MUTATION | |
Visser et al. | RNF135 mutations are not present in patients with Sotos syndrome-like features | |
RU2741838C1 (en) | Method for determining the presence of a genetic predisposition to human longevity | |
RU2297456C2 (en) | Diagnosis of mycobacterium tuberculosis strain sensitivity to isoniaside | |
RU2497120C1 (en) | Method for prediction of population biotransformation disorders of foreign substances caused by exposure to man-induced chemical habitat factors |