高通量PCR晶片——病毒mRNA的絕對定量

2021-01-10 啟因生物科研

文章標題:

Unexpected patterns of Epstein–Barr virus transcription revealed by a High throughput PCR array for absolute quantification of viral mRNA

Rosemary J Tierney, Claire D Shannon-Lowe, Leah Fitzsimmons, Andrew I Bell,Martin Rowe

雜誌:Virology

DOI:doi.org/10.1016/j.virol.2014.10.030

研究背景:

通過RT-QPCR晶片平臺的絕對定量檢測不同潛伏期和溶解感染狀態的Epstein-Barr病毒轉錄本,並獲得新發現。

方法

對培養的細胞進行誘導和轉染Epstein-Barr病毒,通過PCR晶片絕對定量方法,檢驗不同時間點的mRNA變化。

結果

1利用48:48Fluidigm晶片RT-QPCR驗證EBV轉錄本

從10個獨立實驗獲得的相同6個代表性基因的Ct值的比較證明,Fluidigm Biomark HD系統的結果在4至5個對數範圍內是可重複的(圖1D)。

圖1.(A)AQ質粒的設計。(B)熱圖總結了10倍稀釋的AQ質粒與對照質粒的45個PCR測定的信號。(C)5份EBV轉錄本和PGK細胞轉錄本的典型標準曲線,包括潛伏轉錄本Wp;立即早期(IE)裂解轉錄本,BZLF1;早期(E)裂解轉錄本,BALF1;晚期(L)裂解轉錄本,BILF1;非編碼轉錄本,EBER1;和細胞轉錄本,PGK1。(D)10個獨立預擴增的AQ-質粒稀釋液獨立重複的結果證明,Fluidigm Biomark HD系統的結果在4至5個對數範圍內是可重複的

2誘導裂解周期後EBV轉錄本的絕對定量

在使用質粒對照驗證了高通量絕對定量方法之後,接下來使用EBV分析組來表徵從潛伏期轉變為病毒複製後的EBV轉錄組。細胞誘導裂解循環,並且在0.5至72小時的間隔收穫細胞用於RT-QPCR分析。

未經處理的Akata-BL細胞(0小時)的潛在基因轉錄水平非常低。誘導後2小時,BZLF轉錄本的數量明顯增加,儘管第二個IE RNA BRLF1的水平低得多並且在整個時間過程中保持如此。BZLF1是誘導後4小時最豐富的轉錄本。在此時間點也檢測到幾種E RNA,其中BHRF1,BMLF1,BMRF1,BNLF2A和BNLF2B是最豐富的。除BNLF2A和BNLF2B外,E基因表達通常持續升高至誘導後12小時,然後下降。相比之下,L基因表達通常在誘導後24小時達到峰值。雖然LF1和LF2的水平在誘導後12小時達到峰值,與E基因表達一致,但LF3僅在24小時達到最大水平。

誘導後24小時潛伏基因轉錄增加也很明顯,最明顯的是LMP1,EBNA2和LMP2A(圖2,圖3)。最豐富的這些LMP1仍然比最豐富的裂解轉錄本BVRF2低約30倍。由於裂解循環Fp啟動子的激活,EBNA1轉錄本在裂解循環誘導後也增加(圖3)。編碼EBNA1的UK-和FUK-剪接的轉錄本的水平仍然非常低,並且僅代表總Fp-起始轉錄的約10%(FU測定,圖3)。

圖2.在裂解周期誘導期間EBV轉錄本的絕對定量。個體潛伏,即刻早期(IE),早期(E),晚期(L)和非編碼轉錄本的水平。

圖3.裂解周期誘導期間EBV轉錄變化的動力學研究。

3原發性B細胞感染期間EBV轉錄本的絕對定量

接下來更全面地表徵和量化EBV驅動的體外原代靜息B細胞轉化過程中潛伏和裂解病毒轉錄本的絕對水平。分離CD19陽性B細胞並用MOI為100的2089重組EBV毒株感染,並在多個時間點收穫細胞以分離RNA和定量病毒基因轉錄本。

感染後第1天,Wp啟動的和EBNA2特異性轉錄本的水平已經超過60,000轉錄本/ ng RNA(圖4A),其中還存在較低水平的Y2-HF剪接的潛在BHRF1轉錄本。這些Wp啟動的EBNA2和BHRF1轉錄本的初始水平分別比感染後3個月內測試的3個早期傳代LCL中的平均水平高約18倍和3倍(圖4A和B)。Cp啟動的EBNA轉錄本與UK-剪接的EBNA1和EBNA3A轉錄本一起在感染後第1天也可檢測到,但是水平低得多(圖4A)。

到感染後第2天,Wp活性和EBNA2轉錄水平開始下降,而Cp啟動的轉錄物增加,LMP1現在可檢測到。在剩餘的時間過程中,Wp活性和EBNA2和BHRF1轉錄水平繼續下降,而Cp啟動的轉錄物保持不變。到第5天,LMP1水平達到最大值,EBER1 RNA變得可檢測到。感染後10天,除EBER外,轉錄譜與已建立的LCL相似(圖4A和B)。即使在Wp活性在稍後的時間點下降後,Wp啟動的轉錄物的數量仍然與Cp轉錄物的數量相當。

與潛在基因轉錄相反,在初次感染期間存在非常少的裂解周期轉錄物(圖4A,5)。值得注意的例外是BNLF2A和BNLF2B,其與LMP1同時檢測到,並且與LMP1等同(圖4A和5)。在其他可檢測的裂解周期轉錄物中,最豐富的是BZLF1,其在感染後5天達到峰值(圖4A)。然而,該BZLF1信號至少比真正裂解循環期間觀察到的水平低100倍(參見圖2和4A),這意味著小於0.5%的細胞表達高水平的BZLF1或BZLF1在整個表達水平均很低。

圖4.在正常B細胞感染期間誘導的EBV轉錄本的絕對定量。(A)從外周血分離的原代B細胞在M.O.I.感染。(B)平行測定3個新建立的LCL(感染後2-3個月)。

圖5.熱圖比較裂解周期誘導期間和原代B細胞感染期間的EBV轉錄本水平。數據表示為相對於PGK轉錄本的EBV轉錄本的數目。

4感染性病毒體內的EBV mRNA

通過密度梯度離心純化的病毒製劑中存在的RNA轉錄物和EBV DNA基因組的數量(表1)。研究結果表明,傳入的病毒可以提供無關緊要的病毒轉錄本。

表1.在成熟感染性病毒體中檢測到EBV mRNA

5不同形式潛伏期的EBV病毒轉錄本定量

接下來,我們比較了8個Lat I BL系列,5個Wp限制BL系列,5個Lat III BL系列和10個Lat III LCL系列中EBV轉錄本的絕對水平。

圖6.(A)從3條顯示不同形式潛伏期的具有代表性的BL線和從Oku BL分離出的EBV株感染正常B細胞所建立的LCL中獲得晶片數據。(B)從8個Lat I BL線,5個Wp BL線,5個Lat III BL線和10個LCL獲得的數據的熱圖。

6 BL活組織檢查樣本中EBV轉錄本的定量

圖7.(A)從5個BL活組織檢查樣品中獲得的晶片數據。(B)從所有7個BL活組織檢查獲得的晶片數據的熱圖匯總。

結果總結

首先,在感染正常B細胞期間,Wp啟動的潛在基因轉錄物在Cp啟動子激活後比目前所懷疑的更加豐富。其次,EBNA1轉錄水平在所有形式的潛伏期中都非常低,通常為每個細胞1到10個轉錄物。EBNA3A,-3B和-3C轉錄物在潛伏期III中同樣非常低,通常在與EBNA1轉錄物相似或更低的水平。第三,裂解基因轉錄物的子集在Burkitt淋巴瘤細胞系中可檢測到低水平,包括:具有致癌特性的BILF1,以及表徵不佳的LF1,LF2和LF3基因。對7個非洲BL活組織檢查的分析證實了該轉錄譜,但另外揭示了LMP2轉錄物的顯著表達。

相關焦點

  • 螢光定量PCR的原理及應用
    ct值最大的意義就是用來計算目的基因的表達量,此時就有兩個概念容易被提及,那就是絕對定量和相對定量,絕對定量的目的是測定目的基因在樣本中的分子數目,即通常所說的拷貝數。相對定量的目的是測定目的基因在兩個或多個樣本中的含量的相對比例,而不需要知道它們在每個樣本中的拷貝數。ct值誠然可以被利用來計算這兩種定量結果,但是絕對定量實驗必須使用已知拷貝數的絕對標準品,必須做標準曲線。相對定量可以做標準曲線,也可以不做標準曲線。絕對標準品製作困難難以獲取,實驗室基本都是選擇相對定量的方法來計算相對基因表達量。
  • 研究思路|高通量qPCR晶片檢測案例解讀(第四期)
    今天繼續給大家分享一篇高通量qPCR晶片檢測服務的應用文章,研究通過高通量qPCR晶片檢測技術對人類致病病原體和糞便汙染物來源進行檢測和定量,原文於2020年7月在Environmental Research上在線發表。
  • 數字PCR | 基於EVAGREEN®方法的CRYSTAL數字PCR絕對定量檢測
    >PCR儀系統,EvaGreen®可以通過使用簡單的引物來實現靶標絕對定量。基於EvaGreen®染料方法的基因組DNA絕對定量數字PCR儀系統進行絕對定量,使用1.5XEvaGreen®,1XPerfeCTa @ UNG Tough mix,擴增片段大小為104bp的
  • 新型數字PCR技術可在3小時內測定「端粒」單分子絕對長度
    PCR端粒檢測方法,可以利用較低的起始DNA量(<1 ng)在不到3小時的時間內測量端粒的絕對長度。研究數據表明,這種新穎的高通量數字PCR方法準確、靈敏,並且可以進一步幫助測量在癌細胞中發現的染色體外端粒重複序列(ECTR)。「我們的創新可以極大地提高診斷速度,同時為年齡相關疾病和癌症提供關鍵的端粒信息。這樣一項可靠的臨床工具能夠提供準確的端粒分析,進而為患者提供精準治療和針對性的療法。」
  • 螢光定量PCR技術原理,螢光定量PCR的應用有哪些?-菲優特檢測
    螢光定量PCR的應用分子生物學研究1.核酸定量分析。 對傳染性疾病進行定量定性分析,病原微生物或病毒含量的檢測 , 比如近期流行的甲型H1N1流感, 轉基因動植物基因拷貝數的檢測,RNAi 基因失活率的檢測等。2.基因表達差異分析。
  • 詳談螢光定量PCR(一)——qPCR的原理及應用
    (圖片來源於網絡)因此,研究者們克服了PCR定量分析的挑戰——實時定量PCR(qPCR)。在qPCR中使用插入性DNA染料,隨著PCR循環的連續進行,這種染料的螢光強度會不斷增強,從而可以使人們對反應中的DNA進行定量。利用螢光信號的變化,實時監測PCR擴增反應中的每一個循環擴增產物量的變化,通過Ct值和標準曲線的分析對起始模板進行定量分析。
  • 助力新冠病毒檢測:螢光定量PCR儀器生產企業匯總
    近期,新冠病毒感染的肺炎疫情牽動著全國人民的心。當前,打贏疫情防控阻擊戰進入關鍵時期,快速完成疑似病例確診,成為最為關鍵的工作之一。 要檢測出新冠病毒,首先需要病毒核酸檢測試劑盒。
  • 乾貨分享 | 螢光定量PCR要點解析
    ,絕對定量的目的是測定目的基因在樣本中的分子數目,即通常所說的拷貝數。相對定量的目的是測定目的基因在兩個或多個樣本中的含量的相對比例,而不需要知道它們在每個樣本中的拷貝數。Ct值誠然可以被利用來計算這兩種定量結果,但是絕對定量實驗必須使用已知拷貝數的絕對標準品,必須做標準曲線。相對定量可以做標準曲線,也可以不做標準曲線。絕對標準品製作困難難以獲取,實驗室基本都是選擇相對定量的方法來計算相對基因表達量。
  • 乾貨 | 螢光定量 PCR 原理 要點解析
    Ct 值最大的意義就是用來計算目的基因的表達量,此時就有兩個概念容易被提及,那就是絕對定量和相對定量,絕對定量的目的是測定目的基因在樣本中的分子數目,即通常所說的拷貝數。相對定量的目的是測定目的基因在兩個或多個樣本中的含量的相對比例,而不需要知道它們在每個樣本中的拷貝數。Ct 值誠然可以被利用來計算這兩種定量結果,但是絕對定量實驗必須使用已知拷貝數的絕對標準品,必須做標準曲線。相對定量可以做標準曲線,也可以不做標準曲線。絕對標準品製作困難難以獲取,實驗室基本都是選擇相對定量的方法來計算相對基因表達量。
  • 基於EvaGreen方法的Crystal數字PCR絕對定量檢測
    EvaGreen®是一種無致突變性、無細胞毒性的DNA結合染料,NaicaTM Crystal全自動微滴晶片數字PCR儀系統可兼容EvaGreen®染料進行的數字PCR實驗分析。 反應體系中游離的的EvaGreen®染料不發出螢光信號,但與雙鏈DNA(dsDNA)結合後會發出很強的螢光。
  • 昆企研發基因晶片高通量檢測試劑盒
    受訪企業供圖2月24日,在昆明寰基生物晶片產業有限公司(下稱寰基生物)實驗室內,身穿防護服的20餘名工作人員專注地完成著各項工作。該公司是國家高新技術企業,也是昆明市第一批疫情防控物資生產及保供重點企業中,唯一一家提供核酸檢測服務的企業。疫情發生以來,寰基生物研發出針對新冠病毒快速檢測的定量核酸檢測試劑盒,已在省內累計檢驗4000餘份標本。
  • 知識點:德國MB螢光定量pcr檢測原理
    螢光定量PCR法(qPCR):是在常規PCR基礎上,將『針對支原體特異性保守序列的探針』做螢光標記,使PCR擴增後的產物帶有螢光,利用螢光信號的變化和配套軟體,進行DNA擴增反應的實時監測,簡稱qPCR。本文締一生物為您做以下分析。
  • 長三院聯合研發高通量測序晶片 將極大提升新冠病毒檢測精度
    近期,浙江清華長三角研究院和生捷科技(杭州)聯手,採用超高密度測序晶片技術,研發了新冠病毒檢測鑑定方案——病毒測序晶片全套技術。該晶片可以同時對包括新冠病毒全基因組,SARS冠狀病毒、中東呼吸綜合症冠狀病毒在內的100多種病毒進行高通量測序,實現精確檢測新冠病毒和其他常見呼吸道病原體。
  • 定量PCR和數字PCR的瑜亮之爭
    隨著數字PCR技術應用的展開,越來越多實驗室被其絕對定量的方式、結果的高靈敏度、高重複性等特質所吸引。  那麼,是否意味著目前在研究、臨床和工業領域內,廣泛採用的螢光定量PCR技術將被淘汰?數字PCR很快就要將其徹底取代?越來越多實驗室類似問題。結合多年推廣定量PCR與近幾年投身數字PCR領域的經驗心得,談談自己的體會,供大家參考。
  • 病毒照妖鏡——聚焦實時螢光PCR檢測
    螢光定量PCR儀能夠監測出螢光到達預先設定閾值的循環數(Ct值),病毒核酸濃度越高,Ct值越小。此外,實現高通量檢測也是提高檢測速度的重要方法。隨著MEMS技術、微流控晶片技術的發展,微流控技術被應用到PCR擴增中,其中US9651039B2等諸多專利中均採用連續流動型PCR微流控晶片,實現了熱循環由時間向空間的轉換,大大縮短了擴增時間。
  • 一文帶你入門數字PCR
    digital PCR是一種新的絕對定量PCR,主要是對PCR反應物進行有限稀釋,隨後在不同的反應腔室裡進行PCR擴增,最後根據泊松分布原理及陽性微滴的個數與比例得出靶分子的起始拷貝數或濃度的技術。  dPCR是一種核酸分子絕對定量技術。  dPCR一般包括兩部分內容,即PCR擴增和螢光定量分析。  在PCR 擴增階段,與傳統技術不同,dPCR一般需要將樣品稀釋到單分子水平,並平均分配到幾萬個反應腔室裡反應。這樣子相當於變相的對靶基因進行富集。
  • 知識點:德國MB螢光定量pcr檢測原理
    螢光定量PCR法(qPCR):是在常規PCR基礎上,將『針對支原體特異性保守序列的探針』做螢光標記,使PCR擴增後的產物帶有螢光,利用螢光信號的變化和配套軟體,進行DNA擴增反應的實時監測,簡稱qPCR。本文締一生物為您做以下分析。
  • 研究思路|高通量qPCR晶片檢測案例解讀(第五期)
    今天繼續給大家分享一篇高通量qPCR晶片檢測服務的應用文章,研究通過砷功能基因高通量qPCR晶片對16個ABGs進行定性定量分析,發現蚯蚓腸道是砷生物轉化的集中地。原文於2019年3月在Environmental Science & Technology上在線發表。
  • 螢光定量PCR實驗(下) 反轉錄和上機檢測