Вайнер А.С.

Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН, Новосибирск;
Новосибирский государственный университет

Боярских У.А.

ФГБУН "Институт химической биологии и фундаментальной медицины" СО РАН

Воронина Е.Н.

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирск

Ширшова А.Н.

ФГБУН "Институт химической биологии и фундаментальной медицины" СО РАН

Мишукова О.В.

ФГБУН "Институт химической биологии и фундаментальной медицины" СО РАН

Осадчук Л.В.

ФГБУ "Институт цитологии и генетики" СО РАН, Новосибирск

Филипенко М.Л.

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины» СО РАН, Новосибирск, Россия;
ФГБОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, Россия

Разработка диагностической системы для выявления микроделеций AZF-локуса длинного плеча Y-хромосомы человека с помощью мультиплексной ПЦР в режиме реального времени

Авторы:

Вайнер А.С., Боярских У.А., Воронина Е.Н., Ширшова А.Н., Мишукова О.В., Осадчук Л.В., Филипенко М.Л.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы репродукции. 2013;(2): 74‑77

Просмотров: 494

Загрузок: 14


Как цитировать:

Вайнер А.С., Боярских У.А., Воронина Е.Н., Ширшова А.Н., Мишукова О.В., Осадчук Л.В., Филипенко М.Л. Разработка диагностической системы для выявления микроделеций AZF-локуса длинного плеча Y-хромосомы человека с помощью мультиплексной ПЦР в режиме реального времени. Проблемы репродукции. 2013;(2):74‑77.
Vaĭner AS, Boiarskikh UA, Voronina EN, Shirshova AN, Mishukova OV, Osadchuk LV, Filipenko ML. The diagnostic system development for the detection of azf-microdeletions with multiplex real-time pcr. Russian Journal of Human Reproduction. 2013;(2):74‑77. (In Russ.)

Рекомендуем статьи по данной теме:
Ис­хо­ды прог­рамм экстра­кор­по­раль­но­го оп­ло­дот­во­ре­ния при раз­лич­ных сте­пе­нях па­то­зо­ос­пер­мии. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2024;(3):115-120
Ре­фе­рен­сное зна­че­ние до­ли спер­ма­то­зо­идов с фраг­мен­ти­ро­ван­ной ДНК в эяку­ля­те муж­чин Се­ве­ро-За­пад­но­го ре­ги­она Рос­сии. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2025;(1):94-104
Ин­фильтри­ру­ющие опу­холь лим­фо­ци­ты (TILs) при триж­ды не­га­тив­ном ра­ке мо­лоч­ной же­ле­зы. Ар­хив па­то­ло­гии. 2024;(3):5-11
Го­но­кок­ко­вая ин­фек­ция. Уро­вень бак­те­ри­аль­ной наг­руз­ки N. gono­rrhoeae и осо­бен­нос­ти кли­ни­чес­кой кар­ти­ны за­бо­ле­ва­ния. Кли­ни­чес­кая дер­ма­то­ло­гия и ве­не­ро­ло­гия. 2024;(3):283-289
Ин­тег­ра­ция NGS-тес­ти­ро­ва­ния со стан­дар­тны­ми ме­то­да­ми мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­ти­чес­ких ис­сле­до­ва­ний в он­ко­ло­гии. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2024;(6):84-90
Три­хо­мо­ни­аз. Кон­цен­тра­ция ДНК воз­бу­ди­те­ля и связь с кли­ни­чес­ки­ми про­яв­ле­ни­ями за­бо­ле­ва­ния. Кли­ни­чес­кая дер­ма­то­ло­гия и ве­не­ро­ло­гия. 2024;(6):656-661
Ла­бо­ра­тор­ная ди­аг­нос­ти­ка ос­пы обезьян: ос­нов­ные ме­то­ды и пер­спек­ти­вы но­вых раз­ра­бо­ток. Ла­бо­ра­тор­ная служ­ба. 2024;(4):57-64
Неоадъю­ван­тная ле­карствен­ная те­ра­пия и он­ко­ло­ги­чес­кие ре­зуль­та­ты ле­че­ния боль­ных ра­ком мо­лоч­ной же­ле­зы I–II ста­дии. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2025;(1):5-12

Хромосома Y человека, помимо гена SRY, ответственного за развитие организма по мужскому типу, содержит ряд генов, необходимых для нормального формирования сперматозоидов. Около 35 лет назад на длинном плече Y-хромосомы был обнаружен локус, названный «фактором азооспермии» (azoospermia factor — AZF). Микроделеции этого локуса приводят к различным формам мужского бесплодия, таким как азооспермия или олигозооспермия, и выявляются в среднем у 7,3% инфертильных мужчин, достигая 50% в некоторых анализируемых группах [1—3]. Внутри AZF-локуса были выделены три неперекрывающиеся функциональные последовательности — AZFa, AZFb и AZFc, каждая из которых может полностью или частично делетироваться при гомологичной рекомбинации между палиндромными повторами [4]. На текущий момент описано несколько десятков генов, содержащихся в этих последовательностях [5].

Идентификация микроделеций AZF-локуса важна для клинической диагностики мужского бесплодия, поэтому разработка метода, позволяющего быстро и достоверно детектировать данные микроделеции у пациента, является актуальной задачей.

Цель настоящего исследования — разработка диагностической системы для выявления микроделеций локусов AZFa, AZFb и AZFc с помощью мультиплексной полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени.

Материал и методы

ДНК выделяли из венозной крови с использованием стандартной процедуры, включающей выделение и лизис клеток крови, гидролиз белков протеиназой К, очистку ДНК экстракцией примесей фенол-хлороформом и осаждение ДНК этанолом.

Выявление микроделеций локусов AZFa, AZFb и AZFc проводили с помощью двух тетраплексных ПЦР в режиме реального времени с использованием TaqMan-зондов. ПЦР проводилась в конечном объеме 25 мкл, содержащем 65 мМ трис-HCl (рН 8,9), 16 мМ (NH4)2SO4, 3,0 мМ MgCl2, 0,05% твин 20, 0,2 мМ растворы дезоксинуклеозидтрифосфатов, 0,4 мкМ растворы олигонуклеотидных праймеров, 0,1 мкМ растворы TaqMan-зондов (см. таблицу),

20—100 нг ДНК и 1 Е Taq-ДНК-полимеразы. ПЦР проводили на ДНК-амплификаторе CFX96 («Bio-Rad», США) c начальной денатурацией при 96 °С в течение 2 мин, далее на протяжении 45 циклов: денатурация 96 °С — в течение 10 с, отжиг и элонгация 60 °С в течение 30 с.

Проверку наработки специфических фрагментов ДНК проводили методом электрофоретического разделения продуктов реакционной смеси в 8% полиакриламидном геле. Для визуализации результатов электрофореза гель окрашивали 0,01% раствором бромида этидия. Электрофореграмму документировали при помощи трансиллюминатора и CCD-камеры Gel Doc («Bio-Rad», США).

Результаты и обсуждение

В настоящей работе была разработана тест-система, позволяющая выявлять микроделеции регионов AZFa, AZFb и AZFс, расположенных на длинном плече Y-хромосомы. Для детекции вышеуказанных делеций был выбран метод ПЦР в режиме реального времени с использованием TaqMan-зондов [6]. Данный метод является простым в исполнении и позволяет получать надежный результат за сравнительно небольшое время (суммарное время анализа составляет около 2 ч, не включая времени, требующегося для выделения ДНК).

При разработке диагностической системы руководствовались рекомендациями, приведенными в работе [2]. Для получения достоверного и воспроизводимого результата авторы данной статьи рекомендуют анализировать как минимум два неполиморфных локуса внутри каждого из регионов: sY84 и sY86 в регионе AZFa, sY127 и sY134 в регионе AZFb и sY254 и sY255 в регионе AZFc. Для внутреннего контроля прохождения ПЦР авторы предлагают амплифицировать консервативный локус sY14, расположенный в гене SRY на коротком плече Y-хромосомы.

В соответствии с рекомендациями M. Simoni и соавт. [2] нами были подобраны пары праймеров для амплификации каждого из семи вышеуказанных локусов с помощью двух тетраплексных ПЦР. В ходе тетраплексной ПЦР-1 амплифицировали локусы sY84, sY127, sY255 и локус sY14 (внутренний контроль), в ходе тетраплексной ПЦР-2 — sY86, sY134, sY254 и локус sY14 (внутренний контроль). Для всех нарабатываемых участков ДНК были подобраны TaqMan-зонды, позволяющие наблюдать кинетику накопления продуктов амплификации в режиме реального времени. Для каждой тетраплексной ПЦР использовали четыре зонда, комплементарные амплифицируемому участку и несущие на 5’-конце разные флуорофоры (FAM, R6G, ROX и CY5). Структуры олигонуклеотидных праймеров и TaqMan-зондов приведены в таблице.

Продукты обеих тетраплексных ПЦР имели длины (см. таблицу), позволяющие разделить их методом электрофореза в 8% полиакриламидном геле. Это позволило проверить наработку специфических продуктов амплификации для дополнительного контроля качества разработанной тест-системы.

При оптимизации условий ПЦР варьировали температуру отжига праймеров, концентрации праймеров и состав амплификационного буфера. Особое внимание уделялось воспроизводимости результатов, отсутствию неспецифических фрагментов амплификации и близких по значению эффективностей реакций, составляющих тетраплексные ПЦР. В качестве положительного контроля использовалась ДНК фертильного мужчины (контроль специфичности и чувствительности реакции), а в качестве отрицательного контроля — ДНК фертильной женщины и вода (контроль специфичности и отсутствия контаминации). Условия проведения ПЦР описаны в разделе «Материал и методы».

Иллюстрация работы метода

На рис. 1

Рисунок 1. Кривые накопления флуоресценции для тетраплексной ПЦР-1 (а, в) и тетраплексной ПЦР-2 (б, г) для образцов ДНК фертильного мужчины (а, б) и мужчины, имеющего делецию локуса AZFc (в, г).
приведены кривые накопления флуоресценции в ходе тетраплексной ПЦР-1 (см. рис. 1, а, в) и ПЦР-2 (см. рис. 1, б, г). В качестве матрицы в этих реакциях использовали ДНК 2 мужчин — фертильного мужчины без делеций локуса AZF (см. рис. 1, а, б) и бесплодного мужчины, имеющего делецию локуса AZFc (см. рис. 1, в, г).

Для образца ДНК фертильного мужчины происходит наработка фрагментов sY84, sY127, sY255, sY14 в ходе ПЦР-1 и фрагментов sY86, sY134, sY254, sY14 в ходе ПЦР-2 (накопление флуоресценции во всех каналах — CY5, FAM, R6G, ROX). Для образца ДНК мужчины, имеющего делецию локуса AZFc, нарабатываются фрагменты sY84, sY127 и sY14 в ходе ПЦР-1 и фрагменты sY86, sY134 и sY14 в ходе ПЦР-2 (накопление флуоресценции в каналах CY5, R6G и ROX). Наработки фрагментов sY255 и sY254 не происходит, соответственно отсутствует накопление флуоресценции в канале FAM.

На рис. 2

Рисунок 2. Электрофореграмма продуктов тетраплексной ПЦР-1 (дорожки 1, 2) и тетраплексной ПЦР-2 (дорожки 3, 4). Дорожки 1 и 3 — ДНК мужчины, имеющего делецию локуса AZFc; дорожки 2 и 4 — ДНК фертильного мужчины; дорожка 5 — маркер молекулярных длин pBlSK/MspI.
приведена электрофореграмма продуктов вышеуказанных амплификаций, демонстрирующая наработку специфических фрагментов ДНК и отсутствие неспецифических ампликонов. Для образца ДНК фертильного мужчины в ПЦР-1 смеси присутствуют фрагменты длиной 160, 99, 138 и 179 пар нуклеотидов, в ПЦР-2 смеси — фрагменты длиной 77, 149, 105 и 179 пар нуклеотидов. Таким образом, нарабатываются фрагменты всех анализируемых локусов. Для образца ДНК мужчины, имеющего делецию локуса AZFc, в амплификационных смесях присутствуют все фрагменты, за исключением фрагмента длиной 99 пар нуклеотидов (локус sY255) в ПЦР-1 смеси и фрагмента длиной 149 пар нуклеотидов (локус sY254) в ПЦР-2 смеси.

Заключение

Разработана тест-система для выявления микроделеций локусов AZFa, AZFb и AZFс Y-хромосомы человека с помощью двух тетраплексных ПЦР в режиме реального времени, позволяющая получать надежные и воспроизводимые результаты.

Благодарности. Работа была выполнена при финансовой поддержке Интеграционных грантов СО РАН №84 и №17, а также Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг., ГК №16.740.11.0633 от 02.06.11.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.