Анализ выхода ДНК при ее автоматизированной экстракции из лейкоцитов крови

Все более широкое применение поточных методов экстракции ДНК влечет за собой необходимость стандартизации и проверки качества ее выделения. Мы провели детальное количественное изучение процесса выделения и определили стандартизирующие опорные точки для одного из наиболее производительных методов - выделения на магнитных частицах с использованием автоматической станции QIAsymphony SP. Показано, что концентрация ДНК в индивидуальном образце в основном определяется содержанием лейкоцитов в исходном образце крови (корреляция около 0,9). Концентрация ДНК также зависит от метода измерения. Это позволило нам построить линейные регрессионные модели и вывести формулы, точно прогнозирующие концентрацию ДНК в образце для случаев применения двух широко распространенных методов - спектрофотометрического (Nanodrop) и флуоресцентного (Qubit). Обнаружено, что последняя модель Nanodrop OneC, благодаря встроенному алгоритму идентификации примесей и корректировки концентрации, дает более точную оценку концентрации, чем Qubit 4.0. Для быстрого, но приблизительного прогноза концентрации ДНК вместо регрессионных моделей могут применяться стандарты, рассчитанные нами для референсных значений содержания лейкоцитов.

выделение ДНК, масса генома человека, масса ДНК, референсные значения, лейкоциты, магнитные частицы, концентрация ДНК, спектрофотометрический метод, флуоресцентный метод, QIAsymphony SP

1. Müller H., Dagher G., Loibner M., et al. Biobanks for life sciences and personalized medicine: importance of standardization, biosafety, biosecurity, and data management. Current Opinion in Biotechnology. 2020;. 65: 45-51.

2. Coppola L., Cianflone A., Grimaldi A.M., et al. Biobanking in health care: Evolution and future directions [Internet]. Journal of Translational Medicine. 2019; 17: 172.

3. Baber R., Kiehntopf M. Automation in biobanking from a laboratory medicine perspective. J Lab Med. 2019; 43(6):329-38.

4. Szczepek A.J., Frejo L., Vona B., et al. Recommendations on Collecting and Storing Samples for Genetic Studies in Hearing and Tinnitus Research. Ear Hear. 2019;40(2):219-26.

5. Qamar W., Khan M.R., Arafah A. Optimization of conditions to extract high quality DNA for PCR analysis from whole blood using SDS-proteinase K method. Saudi J Biol Sci. 2017; 24(7):1465-9.

6. Griffiths L., Chacon-Cortes D. Methods for extracting genomic DNA from whole blood samples: current perspectives. J Biorepository Sci Appl Med. 2014;2:1.

7. Dairawan M., Shetty P.J. The Evolution of DNA Extraction Methods. 2020;(1):2020-8.

8. Psifidi A., Dovas C.I., Bramis G., et al. Comparison of Eleven Methods for Genomic DNA Extraction Suitable for Large-Scale Whole-Genome Genotyping and Long-Term DNA Banking Using Blood Samples. PLoS One. 2015;10(1):e0115960.

9. Looi M.L., Zakaria H., Osman J., et al. Quantity and quality assessment of DNA extracted from saliva and blood. Clin Lab. 2012;58(3-4):307-12.

10. Петров Д.Г., Макарова Е.Д., Гермаш Н.Н., и др. Эффективные методы выделения нуклеиновых кислот для проведения анализов в молекулярной биологии. Научное Приборостроение. 2010;20(1):3-9.

11. DNA Purification | DNA Extraction Methods | Promega [Internet]. [cited 2020 Jun 28]. Available from: https://worldwide.promega.com/resources/guides/nucleic-acid-analysis/dna-purification/

12. Gong R., Li S. Extraction of human genomic DNA from whole blood using a magnetic microsphere method. Int J Nanomedicine. 2014;9(1):3781-9.

13. Laus S., Kingsley L.A., Green M., et al. Comparison of QIAsymphony automated and QIAamp manual DNA extraction systems for measuring epstein-barr virus DNA load in whole blood using real-time PCR. J Mol Diagnostics. 2011;13(6):695-700.

14. Kruhøffer M., Voss T., Beller K., et al. Evaluation of the QIAsymphony SP Workstation for Magnetic Particle-Based Nucleic Acid Purification from Different Sample Types for Demanding Downstream Applications. J Lab Autom. 2010;15(1):41-51.

15. Spalletti-Cernia D., Barbato S., Sorrentino R., et al. Evaluation of the Automated QIAsymphony SP/AS Workflow for Cytomegalovirus DNA Extraction and Amplification from Dried Blood Spots. Intervirology. 2016;59(4):211-6.

16. Parham N.J., Parmar S.A., Kumar N., et al. Automated nucleic acid isolation in viral molecular diagnostics: Evaluation of the QIAsymphony SP. Br J Biomed Sci. 2012;69(1):18-25.

17. Youssef O., Poizot-Martin I., Taouqi M., et al. Optimization of automated germline DNA extraction from non-tumoral formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissues. Vol. 30, Abstract Book of the 44th ESMO Congress (ESMO 2019) 27 September - 1 October 2019, Barcelona, Spain. 2019.

18. Biobank Côte d’Azur human collection [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: http://www.biobank-cotedazur.fr/en/biobanking.cfm

19. CCG: Cologne Center for Genomics (CCG) [Internet]. [cited 2020 Jun 28]. Available from: https://ccg.uni-koeln.de/

20. Services - Institute of Translational Medicine - University of Liverpool [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.liverpool.ac.uk/translational-medicine/research/lbih/services/

21. Проект Российские геномы | Санкт-Петербургский Государственный Университет [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: http://genomerussia.spbu.ru/

22. R: The R Project for Statistical Computing [Internet]. [cited 2020 Jun 28]. Available from: https://www.r-project.org/

23. Doležel J., Bartoš J., Voglmayr H., et al. Letter to the editor. Cytometry. 2003;51A(2):127-8.

24. Piovesan A., Pelleri M.C., Antonaros.F, et al. On the length, weight and GC content of the human genome. BMC Res Notes. 2019;12(1):106.

25. GRCh38.p13 - Genome - Assembly - NCBI [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCA_000001405.28

26. Fundamental physical constants. Nature. 1930; 126: 111.

27. Homo sapiens (ID 51) - Genome - NCBI [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/51

28. Fazzini F., Schöpf B., Blatzer M., et al. Plasmid-normalized quantification of relative mitochondrial DNA copy number. Sci Rep. 2018;8(1):1-11.

29. Leucocytes trop bas ou trop élevés : que faire ? - Top Santé [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.topsante.com/medecine/analyses-de-sang/leucocytes-taux-trop-bas-ou-trop-eleves

30. Haematology Normal Adult Reference Ranges [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.royalwolverhampton.nhs.uk/services/service-directory-a-z/pathology-services/departments/haematology/haematology-normal-adult-reference-ranges/

31. Table 1, Complete blood count - Blood Groups and Red Cell Antigens - NCBI Bookshelf [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2263/table/ch1.T1/

32. White blood cell count. Nurs Crit Care [Internet]. 2019 Jan [cited 2020 Jun 27];14(1):40. Available from: https://journals.lww.com/nursingcriticalcare/Fulltext/2019/01000/White_blood_cell_count.7.aspx

33. Reich D., Nalls M.A., Kao W.H.L., et al. Reduced neutrophil count in people of African descent is due to a regulatory variant in the Duffy antigen receptor for chemokines gene. PLoS Genet. 2009;5(1).

34. Кишкун А. Руководство по лабораторным методам диагностики. ГЭОТАР-мед. Москва; 2007.

35. Гематологические анализаторы Micros: принципиальные отличия и поддерживаемые функции [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: http://medbuy.ru/articles/chem-otlichayutsya-gematologicheskie-analizatory-micros-ot-svoih-analogov

36. QubitTM dsDNA BR Assay Kit [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/Q32850#/Q32850

37. NanoDrop Products Guide | Thermo Fisher Scientific - RU [Internet]. [cited 2020 Jun 27]. Available from: https://www.thermofisher.com/ru/ru/home/industrial/spectroscopy-elemental-isotope-analysis/molecular-spectroscopy/ultraviolet-visible-visible-spectrophotometry-uv-vis-vis/uv-vis-vis-instruments/nanodrop-microvolume-spectrophotometers/nanodrop-products-guide.html?SID=fr-nanodrop-1

38. Балановский О.П., Кагазежева Ж.А., Олькова М.В. Методы измерения концентрации ДНК: совпадение относительных величин и различия абсолютных. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2019;(3):27-33.

39. Schneider V.A., Graves-Lindsay T., Howe K., et al. Evaluation of GRCh38 and de novo haploid genome assemblies demonstrates the enduring quality of the reference assembly. Genome Res. 2017;27(5):849-64.

40. D’Erchia A.M., Atlante A., Gadaleta G., et al. Tissue-specific mtDNA abundance from exome data and its correlation with mitochondrial transcription, mass and respiratory activity. Mitochondrion. 2015;20:13-21.