typy vyšetření a metod používaných v naší molekulárně genetické laboratoři
DESCRIPTION
Typy vyšetření a metod používaných v naší molekulárně genetické laboratoři. RNDr. Hana Kolaříková 2011. Molekulárně genetická laboratoř. MUDr. Jana Zvolská klinický genetik RNDr. Hana Kolaříková RNDr. Jiří Fišer Mgr. Lenka Hrdá odborní pracovníci laboratoře ČSN EN ISO 9001: 2009 SÚKL - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Typy vyšetření a metod Typy vyšetření a metod používaných v naší molekulárně používaných v naší molekulárně
genetické laboratořigenetické laboratoři
RNDr. Hana KolaříkováRNDr. Hana Kolaříková20112011
Molekulárně genetická laboratořMolekulárně genetická laboratoř
MUDr. Jana Zvolskáklinický genetik
RNDr. Hana KolaříkováRNDr. Jiří FišerMgr. Lenka Hrdáodborní pracovníci laboratoře
ČSN EN ISO 9001: 2009SÚKLČSN EN ISO 15 189 (2011?)
Opavská 39Ostrava – Poruba
Tel.: 596 973 356
ŽádankaŽádankaPrůvodní doklad ke každémuPrůvodní doklad ke každémuvzorkuvzorku
Výčet všech vyšetřeníVýčet všech vyšetřenímutací nebo specifických mutací nebo specifických alel v humáním genomu alel v humáním genomu (jaderná DNA)(jaderná DNA)
Informovaný souhlasInformovaný souhlas
Výčet vyšetřeníVýčet vyšetření
Predispozice k žilní trombóze - PCR , reverzní hybridizacePredispozice k žilní trombóze - PCR , reverzní hybridizaceMorbus Wilson - PCR, přímé sekvenováníMorbus Wilson - PCR, přímé sekvenováníCystická fibróza - PCR, reverzní hybridizaceCystická fibróza - PCR, reverzní hybridizaceCeliakie - PCR, elektroforéza na agarózovém geluCeliakie - PCR, elektroforéza na agarózovém geluLaktózová intolerance - PCR , reverzní hybridizaceLaktózová intolerance - PCR , reverzní hybridizaceBechtěrevova nemoc - PCR, elektroforéza na agarózovém geluBechtěrevova nemoc - PCR, elektroforéza na agarózovém geluPrelinguální hluchota - PCR, přímé sekvenováníPrelinguální hluchota - PCR, přímé sekvenováníGilbertův syndrom - PCR, fragmentační analýzaGilbertův syndrom - PCR, fragmentační analýzaMikrodelece na Y chromozomu - PCR, fragmentační analýzaMikrodelece na Y chromozomu - PCR, fragmentační analýzaIdentifikaceIdentifikace (paternity, forenzní vzorky)(paternity, forenzní vzorky) - - PCR, fragmentační PCR, fragmentační analýzaanalýza
Výčet metodVýčet metod1) Chemické metody1) Chemické metody
Izolace (lýza, purifikace, srážení)Izolace (lýza, purifikace, srážení)Separace (elektroforéza)Separace (elektroforéza)Hybridizace / denaturaceHybridizace / denaturaceFragmentační analýza / sekvenováníFragmentační analýza / sekvenováníReal Time PCRReal Time PCR
2) Enzymatické metody2) Enzymatické metodyPCR syntéza úseků DNA (DNA polymerázy)PCR syntéza úseků DNA (DNA polymerázy)Štěpení (Štěpení (restrikční endonukleázyrestrikční endonukleázy))
Výčet metodVýčet metod
PCR PCR (ASO, SEKVENAČNÍ)(ASO, SEKVENAČNÍ)
ELEKTROFORÉZA V GELUELEKTROFORÉZA V GELUREVERZNÍ HYBRIDIZACEREVERZNÍ HYBRIDIZACEFRAGMENTAČNÍ ANALÝZAFRAGMENTAČNÍ ANALÝZAPŘÍMÉ SEKVENOVÁNÍPŘÍMÉ SEKVENOVÁNÍREAL TIMEREAL TIME
Průchod vzorku laboratoříPrůchod vzorku laboratoří
…………z čeho vycházíme při z čeho vycházíme při analýze?analýze?
Typy vzorkůTypy vzorků
Nejčastěji:Nejčastěji:Periferní krevPeriferní krevPlodová vodaPlodová voda
Méně často:Méně často:Tkáně / i v parafinových bločcíchTkáně / i v parafinových bločcíchVlasyVlasy
Vzorek venózní krveVzorek venózní krve- - odběr minimálně 2,5 ml plné do Kodběr minimálně 2,5 ml plné do K33EDTA EDTA - - uchování v lednici (stabilita v řádu týdnů)uchování v lednici (stabilita v řádu týdnů)- - transport do laboratoře transport do laboratoře - - nezaměnitelné označení – dva identifikační údajenezaměnitelné označení – dva identifikační údaje
FTA kartaFTA karta - alternativní varianta- alternativní varianta - snadné skladování a transport- snadné skladování a transport
- pro některé typy vyšetření nevhodná- pro některé typy vyšetření nevhodná
1. Izolace DNA1. Izolace DNA
Detail laboratorního boxuDetail laboratorního boxuLaminární box třídy II-ochrana vzorku -ochrana personálu
Mikrokolona k izolaci DNA z plné krve, tkání apod.Mikrokolona k izolaci DNA z plné krve, tkání apod.
AutomatickýAutomatický izolátor DNAizolátor DNAIzolace DNAPromývací a lyzační pufryMikrokolony k zachycení DNAPřístroje nutné k provedení izolace
Izolát DNAIzolát DNA
- - DNA - ve vodě nebo pufruDNA - ve vodě nebo pufru- - za vhodných podmínek dlouhodobě skladovatelný a použitelnýza vhodných podmínek dlouhodobě skladovatelný a použitelný-- neznámá koncentraceneznámá koncentrace
2. Kvantifikace DNA2. Kvantifikace DNA
Kvantifikace DNA – proč?Kvantifikace DNA – proč?
Fakultativní krokFakultativní krok
Analýzy dle typu vyžadují od cca 0,5 ng až několik Analýzy dle typu vyžadují od cca 0,5 ng až několik desítek ng DNAdesítek ng DNA
Údaj o koncentraci eliminuje nutnost opakovat vyšetřeníÚdaj o koncentraci eliminuje nutnost opakovat vyšetření
Údaj o koncentraci zvyšuje kvalitu následně získaných Údaj o koncentraci zvyšuje kvalitu následně získaných výsledkůvýsledků
Kvantifikace DNA – jak?Kvantifikace DNA – jak?
ELFO na agarozovém geluELFO na agarozovém gelu
UV – spektrofometrieUV – spektrofometrie
Fluorescenční značky a fluorometrFluorescenční značky a fluorometr
RT-PCR se značenou specifickou sondouRT-PCR se značenou specifickou sondou
Elektroforetické vany a zdrojeElektroforetické vany a zdrojeFluorometr QubitInvitrogen, USA
-malý-rychlý-spolehlivý -dostatečně přesný
3. PCR3. PCR
Příprava MasterMixuPříprava MasterMixuAmplifikaceAmplifikace
PCR – základ všech vyšetřeníPCR – základ všech vyšetření
PCR - polymerázová řetězová reakcePCR - polymerázová řetězová reakceIn vitro enzymatické namnožení žádaného úseku DNAIn vitro enzymatické namnožení žádaného úseku DNA
MasterMixMasterMix- - PrimeryPrimery –oligonukleotidy, uměle syntetizované –oligonukleotidy, uměle syntetizované
nukleotidové řetězce max. 30 bazí, vymezuje nukleotidové řetězce max. 30 bazí, vymezuje kýženou oblast (mohou být značené fluorescenčními kýženou oblast (mohou být značené fluorescenčními
barvami)barvami)- - Enzym – polymerázaEnzym – polymeráza, „připojuje“ na 3´ konec primeru, „připojuje“ na 3´ konec primeru
k matrici komplementární bázek matrici komplementární báze- - Nukleotidy Nukleotidy dNTPs (deoxynukleosidtrifosfáty)dNTPs (deoxynukleosidtrifosfáty)- - PufryPufry pro zajištění optimálního prostředí pro zajištění optimálního prostředí
MatriceMatrice – DNA – DNA
Příprava MasterMixu
na kontaminaci nejnáchylnější krok
čisté prostředí
nejlépe oddělený prostor „ work place“
samostatná sada pipet a dalších potřebných pomůcek
PCR cykler
amplifikace DNA in vitro programovatelný dva na sobě nezávislé bloky objem 0,2 ml vyhřívané víko
Ověření amplifikaceOvěření amplifikace
ELFO sestavaELFO sestava- - zdroj stejnosměrného napětízdroj stejnosměrného napětí
- horizontální elfo vana- horizontální elfo vana
- primery- produkty PCR, amplikony- velikostní ladder
4. Analýza produktů PCR 4. Analýza produktů PCR
Celá řada možností jak amplikony Celá řada možností jak amplikony analyzovat.analyzovat.
Délková variabilitaDélková variabilita elektroforéza v agarózovém / v polyakryl amidovém gelu elektroforéza v agarózovém / v polyakryl amidovém gelu
fragmentační analýza ektroforéza v tenké kapilářefragmentační analýza ektroforéza v tenké kapiláře
Sekvenční variabilitaSekvenční variabilitahybridizace se specifickou sondou na membráněhybridizace se specifickou sondou na membráněpřímé sekvenování přímé sekvenování
Elektroforéza v geluElektroforéza v geluCeliakie, HLA B27, DNA profilyCeliakie, HLA B27, DNA profily
Separační i analytická metodaSeparační i analytická metodaDělení produktů PCR:Dělení produktů PCR:Agarózový / polyakrylamidový gelAgarózový / polyakrylamidový gelStejnosměrné elektrické poleStejnosměrné elektrické polePohyblivost DNA fragmentů:Pohyblivost DNA fragmentů:
Délce amplikonuDélce amplikonu KonformaciKonformaci Koncentraci agarózyKoncentraci agarózy NapětíNapětí
Vizualizace:Vizualizace: Ethidium bromid, SYBRGreen / Iluminátor UVEthidium bromid, SYBRGreen / Iluminátor UV AgNOAgNO33
Elektroforéza ve agarózovém geluElektroforéza ve agarózovém gelu
vzorek PKblankdH2O
ladder
K
31 1/ 4
2 /3
K = kontrola amplifikace1 = HLA-DQA1*05 2 = HLA-DQB1*02 3 = HLA-DQB1*0302 4 = HLA-DQA1*03
Prostředí 1 x TBEKonstantní napětí 150 V
Čas 30 min.
Elektroforéza v polyakrylamidovém geluElektroforéza v polyakrylamidovém gelu
- Prostředí 0,5 x TBEProstředí 0,5 x TBE- Konstantní napětí 1 800 VKonstantní napětí 1 800 V- Čas 3 hod.Čas 3 hod.
1 – ladder1 – ladder2 - vzorky2 - vzorky
1 2
Elektroforéza v tenké kapilářeElektroforéza v tenké kapilářeFragmentační analýzaFragmentační analýza
Gilbertův sy, mikrodelece na chromozomu Y, Gilbertův sy, mikrodelece na chromozomu Y, DNA profil DNA profil
PCR s primery značenými různými fluorescenčními PCR s primery značenými různými fluorescenčními barvami barvami Před analýzou je potřeba PCR fragmenty denaturovat a Před analýzou je potřeba PCR fragmenty denaturovat a přidat k nim interní standardpřidat k nim interní standardPCR fragmenty jsou děleny na podobném principu jako PCR fragmenty jsou děleny na podobném principu jako u předešlých typů elektroforézu předešlých typů elektroforézKapilára může mít různou délku a je naplněna Kapilára může mít různou délku a je naplněna speciálním polymeremspeciálním polymeremPCR fragmenty jsou při výstupu z kapiláry detekovány PCR fragmenty jsou při výstupu z kapiláry detekovány systémem laser –CCD kamerasystémem laser –CCD kamera
SekvenátorSekvenátor3 100 AVANT, ABI3 100 AVANT, ABI
Výsledky fragmentační analýzyVýsledky fragmentační analýzy
Gilbertův syndromGilbertův syndrom
Stanovení mikrodelecí na Stanovení mikrodelecí na chromozomu Ychromozomu Y
Reverzní hybridizace Reverzní hybridizace Alelově specifické oligonukleotidy - sondy navázané na nosiči ve Alelově specifické oligonukleotidy - sondy navázané na nosiči ve tvaru proužku – striptvaru proužku – strip
Vždy dvě sondy, jedna pro wt a druhá pro mutVždy dvě sondy, jedna pro wt a druhá pro mut
V prvním kroku je PCR produkt denaturován – chemickyV prvním kroku je PCR produkt denaturován – chemicky
Následuje hybridizace, tedy konfrontace sony s PCR produktyNásleduje hybridizace, tedy konfrontace sony s PCR produkty
Stringentní odmytí nespecificky navázaných PCR produktůStringentní odmytí nespecificky navázaných PCR produktů
Barvení typu biotin avidinBarvení typu biotin avidin
Hybridizační stripy
Pomůcky pro hybridizaci
Mutace v genech pro trombofilní faktoryMutace v genech pro trombofilní faktory
SekvenováníSekvenování 1. PCR klasická s oběma primery Forward i Reverse1. PCR klasická s oběma primery Forward i Reverse 2. sekvenační PCR vždy jen s jedním primerem a se značenými 2. sekvenační PCR vždy jen s jedním primerem a se značenými dd nukleosidtrifosfáty dd nukleosidtrifosfáty G C G G A T G C G G A T AAC G C C T A T T A G G C G C G …….C G C C T A T T A G G C G C G …….
G C G G A T A G C G G A T A AAC G C C T A T T A G G C G C G …….C G C C T A T T A G G C G C G …….
G C G G A T A A G C G G A T A A TTC G C C T A T T A G G C G C G …….C G C C T A T T A G G C G C G …….
G C G G A T A A T G C G G A T A A T CCC G C C T A T T A G G C G C G …….C G C C T A T T A G G C G C G …….
ddATPddATPddTPPddTPPddCTPddCTPddGTPddGTP
Princip sekvenováníPrincip sekvenování
G C G G A T AC G C C T A T T A G G C G C G ……. ddATPddATP ddGTP / ddGTP / dGTPdGTP
ddATP / ddATP / dATPdATPG C G G A T A A ddTPP / ddTPP / dTPPdTPPC G C C T A T T A G G C G C G ……. ddATP ddATP ddCTPddCTP / dCTPG C G G A T A A TC G C C T A T T A G G C G C G ……. ddTPP ddTPP
G C G G A T A A T CC G C C T A T T A G G C G C G ……. ddCTP ddCTP
Elektroforetogram sekvenaceElektroforetogram sekvenace
Real Time PCRReal Time PCR1) Absolutní kvantifikace 1) Absolutní kvantifikace množství DNA ve vzorkumnožství DNA ve vzorku především detekce virální či bakteriální DNA, forenzní chemiepředevším detekce virální či bakteriální DNA, forenzní chemie
2)2) Koncová detekce Koncová detekce SNP genotypizace, detekce mutací a polymorfismůSNP genotypizace, detekce mutací a polymorfismů
3) 3) Relativní kvantifikace Relativní kvantifikace srovnání úrovně exprese mRNA nebo mikroRNAsrovnání úrovně exprese mRNA nebo mikroRNA mezi různými tkáněmi či biologickými podmínkamimezi různými tkáněmi či biologickými podmínkami
7 300 RealTime PCR System7 300 RealTime PCR SystemABIABI
RT PCRRT PCRMěření vznikající fluorescence po každémMěření vznikající fluorescence po každémcyklu PCR, stanovení křivek tánícyklu PCR, stanovení křivek tání
Interkalační barviva Interkalační barviva (levnější)(levnější) (např. SYBR green I, Ethidium bromid) (např. SYBR green I, Ethidium bromid)
Fluorescenčně značené sondyFluorescenčně značené sondy ( (přesnější)přesnější)Hybridizační próby (hybridising probes)Hybridizační próby (hybridising probes)Hydrolyzační próby (hydrolysis probes) Hydrolyzační próby (hydrolysis probes)
Vazba SYBR Green na dsDNA
Sondy značené fluoresceinem (3´)-donor a LC Red(5´) FRET systém (fluorescence resonance energy transfer akceptor)
Specifická sonda - TaqMan fluorescence vzniká po hydrolýze sondy
Využití RT PCR v naší laboratořiVyužití RT PCR v naší laboratoři
Především mutace v genech pro Především mutace v genech pro koagulační faktorykoagulační faktoryFaktor V (Leidenská mutace, R2)Faktor V (Leidenská mutace, R2)Faktor II (protrombinová mutace)Faktor II (protrombinová mutace)MTHFR, F XIII, PAI, EPCR MTHFR, F XIII, PAI, EPCR Mutace v genu pro laktázuMutace v genu pro laktázu- 13910 T to C, -22018 A to G- 13910 T to C, -22018 A to G
……..děkuji za pozornost..děkuji za pozornost