DE4411594C1 - Test kit for detecting HLA gene alleles by PCR amplification - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Testkit zur Bestimmung von Histokompatibilitätsantigenen (HLA) in DNA-Proben durch spezifische PCR-Amplifikation.The invention relates to a test kit for determining Histocompatibility antigens (HLA) in DNA samples specific PCR amplification.
HLA-Allele spielen eine wichtige Rolle bei der Abstoßung von Transplantaten, bei Immun- und Autoimmunreaktionen. Insbesondere HLA-B27 ist stark mit bestimmten Formen von Spondyloarthropathien assoziiert und kann helfen, diese frühzeitig von ähnlichen Krankheitsbildern zu unter scheiden. HLA alleles play an important role in rejection of grafts, in immune and autoimmune reactions. HLA-B27 in particular is strong with certain forms of Spondyloarthropathies are associated and can help this early on from similar clinical pictures divorce.
Anwendungsgebiete der Erfindung sind die medizinische Diagnostik, die pharmazeutische Industrie und die mole kular-biologische Forschung.Areas of application of the invention are medical Diagnostics, the pharmaceutical industry and the mole biological-biological research.
Genetische Tests in einem weiten Bereich von Forschung und klinischer Routine werden zunehmend auf der Basis der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) durchgeführt. Damit werden die Tests erheblich verbilligt und außerdem zuverlässiger gemacht. Die PCR ist 1987 entwickelt worden (Mullis, K. B. et al., Methods in Enzymology 155, 335-342,1987), mit ihr können kleine Mengen von DNA durch Behandlung von einzelnen komplementären Strängen dieser DNA mit einem molekularen Überschuß von zwei Oligonukleotidprimern und deren Verlängerung zur Bildung einer DNA-Matrize schnell und sicher vermehrt werden (EP-A-200 362, EP-A-201 184, EP- A-258 017).Genetic testing in a wide range of research and clinical routine are increasingly based on the Polymerase chain reaction (PCR) performed. With that the tests significantly cheaper and more reliable made. The PCR was developed in 1987 (Mullis, K.B. et al., Methods in Enzymology 155, 335-342, 1987) with her can treat small amounts of DNA by treating individual complementary strands of this DNA with a molecular excess of two oligonucleotide primers and their extension to form a DNA template quickly and safely increased (EP-A-200 362, EP-A-201 184, EP- A-258 017).
Auch in US 5,023,171 ist ein Verfahren zur Herstellung von rekombinanter DNA unter Anwendung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) beschrieben, wobei die rekombinante Doppelstrang-DNA mittels PCR in Gegenwart von oligo-a und oligo-d amplifiziert wird (SOE; gene splicing by overlap extension).Also in US 5,023,171 is a process for the production of recombinant DNA using the polymerase chain reaction (PCR), wherein the recombinant double-stranded DNA amplified by PCR in the presence of oligo-a and oligo-d (SOE; gene splicing by overlap extension).
Mit Hilfe der PCR werden bereits HLA-KlasseII Allele routinemäßig untersucht (Olerup et al., Tissue Antigens 39, 225-235, 1992).With the help of PCR, HLA class II Alleles routinely examined (Olerup et al., Tissue Antigens 39, 225-235, 1992).
Adrian V. S Hill et al (The Lancet, Vol. 337, March 16, 640-642, 1991) benutzten eine HLA-B spezifische PCR und Hybridisierung mit einem B*2703 spezifischen Oligo nukleotid und fanden Hinweise, daß dieser für Westafrika (Gambia) charakteristische Subtyp als einziger wahrscheinlich nicht mit Bechterevs Syndrom assoziert ist. HLA-B spezifische PCR und anschließende Hybridisierung mit Oligonukleotiden Spezifisch für die Subtypen B*2701 bis B*2706 wurde auch von O. Dominguez et al., Immunogenetics 36, 277-282, 1992) beschrieben.Adrian V. S Hill et al (The Lancet, Vol. 337, March 16, 640-642, 1991) used HLA-B specific PCR and Hybridization with a B * 2703 specific oligo nucleotide and found evidence that this is for West Africa (Gambia) characteristic subtype as the only one probably not associated with Bechterev's syndrome. HLA-B specific PCR and subsequent hybridization with Oligonucleotides Specific for subtypes B * 2701 bis B * 2706 was also described by O. Dominguez et al., Immunogenetics 36, 277-282, 1992).
Die Ähnlichkeit zwischen den HLA-Antigenen von Organ spendern und -empfängern ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg von Organtransplantationen. Darüberhinaus sind einige Allele dieser Gene mit Resistenz oder Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten assoziiert. The similarity between organ HLA antigens donors and recipients is crucial for the success of organ transplants. Furthermore are some alleles of these genes with resistance or Susceptibility to certain diseases associated.
B27 weist unter den HLA-Genen eine der stärksten positiven Assoziationen mit zwei überlappenden klinischen Krankheitsbildern auf, Akute Anteriore Uveitis (Baarsma, G. S., 1992, Current Eye Research, 11 supl., 1-9) und Spondyloarthropathien (MacLean, L. 1992, Ann. Rheum. Dis. 51, 929-931).B27 has one of the strongest positive genes among the HLA genes Associations with two overlapping clinical Diseases on, acute anterior uveitis (Baarsma, G. S., 1992, Current Eye Research, 11 supl., 1-9) and Spondyloarthropathies (MacLean, L. 1992, Ann. Rheum. Dis. 51, 929-931).
Letztere sind ebenfalls, jedoch schwächer, mit den Antigenen B7, Bw22, B60 (Stein, M. et al., 1990, J. Rheum. 17, 1337-1339) und eventuell auch B44 (Thomson, G. T. D. et al., 1992, Clin. Immunology, 64, 227-232) und B62 assoziiert. Das B27-assoziierte Risiko für Bechterevs Syndrom erhöht sich ca. dreifach, wenn B60 (B*4001) auf dem anderen HLA-Haplotyp vorhanden ist (Robinson, W. P., 1989, Arthritis and Rheumatism, 31, 1135-1140).The latter are also, but weaker, with the Antigens B7, Bw22, B60 (Stein, M. et al., 1990, J. Rheum. 17, 1337-1339) and possibly also B44 (Thomson, G. T. D. et al., 1992, Clin. Immunology, 64, 227-232) and B62 associated. The B27-associated risk for Bechterevs Syndrome increases approximately threefold when B60 (B * 4001) is on the other HLA haplotype is present (Robinson, W. P., 1989, Arthritis and Rheumatism, 31, 1135-1140).
Von den anderen B27-assoziierten Krankheitsbildern sind Subformen vorzugsweise mit anderen HLA-Antigen assoziiert. B13, B16 und B17 (B57 und B58) können helfen, "rheumatische" Psoriatische Arthritis von "spondyli tischer" (B27) zu unterscheiden (Salvarani, C. et al., 1989, J. Exp. Rheum., 7, 391-396; Torre-Alonso, J. C. et al., 1991, Brit. J. Rheumatol., 30, 245-250). Eine ähnliche Differenzierung mit Hilfe von B62 ist wahrscheinlich beim Morbus Crohn möglich.Of the other B27-associated clinical pictures Subforms are preferably associated with other HLA antigen. B13, B16 and B17 (B57 and B58) can help "rheumatic" psoriatic arthritis from "spondyli table "(B27) (Salvarani, C. et al., 1989, J. Exp. Rheum., 7, 391-396; Torre-Alonso, J.C. et al., 1991, Brit. J. Rheumatol., 30, 245-250). A similar Differentiation with the help of B62 is probably with Crohn's disease possible.
B60- und B15-DR4 Haplotypen könnten ebenfalls helfen, Subformen von rheumatischen Erkrankungen zu unterscheiden (Sanders, P. A. et al., 1988, Tiss. Ant., 33, 21-29; Charles, P. J. et al., 1991, Disease Markers, 9, 97-101; Brand, C. A. et al., 1992, Ann. Rheum. Dis., 51, 173-176). Der Haplotyp B44-C4A*3C4BQ*O-DR4 kommt vermehrt unter Patienten mit Feltys Syndrom in Rheumatoider Arthritis vor (Hammond, A. et al., 1992, Clin. Exp. Imm., 88, 163-168). B60 and B15-DR4 haplotypes may also help Differentiate between subforms and rheumatic diseases (Sanders, P.A. et al., 1988, Tiss. Ant., 33, 21-29; Charles, P.J. et al., 1991, Disease Markers, 9, 97-101; Brand, C.A. et al., 1992, Ann. Rheumatism. Dis., 51, 173-176). The haplotype B44-C4A * 3C4BQ * O-DR4 is becoming increasingly common Patients with Feltys syndrome in rheumatoid arthritis before (Hammond, A. et al., 1992, Clin. Exp. Imm., 88, 163-168).
B60 sowie der Haplotyp B14-DR1 sind außerdem mit milderen Formen von 21-Hydroxylasemangel in der nordeuropäischen Bevölkerung assoziiert (Speiser, P. W. et al., 1988, N. Engl. J. Med., 319, 19-23; Sinnott, P. J. et al., 1991, Hum. Genet., 87, 361-366; Azziz, R. et al., 1991, J. Clin. Endocrinol. Metab., 73, 1327).B60 and haplotype B14-DR1 are also milder Forms of 21-hydroxylase deficiency in Northern Europe Population associated (Speiser, P.W. et al., 1988, N. Engl. J. Med., 319, 19-23; Sinnott, P.J. et al., 1991, Hum. Genet., 87, 361-366; Azziz, R. et al., 1991, J. Clin. Endocrinol. Metab., 73, 1327).
Obwohl in den letzten Jahren verschiedene Varianten der PCR-Reaktion entwickelt worden sind, kann ein sicheres Gelingen dieser Reaktion im allgemeinen nicht vorhergesagt werden. Von wesentlicher Bedeutung ist die Auswahl der zum Aufbau der Matrize geeigneten Primer. Aber selbst wenn die gewünschte Sequenz bekannt und der zur Hybridisierung geeignete Primer ausgewählt ist, ist eine erfolgreiche Amplifizierung noch nicht garantiert. Zahlreiche Beispiele zeigen, daß ein nach Kenntnis der gewünschten Sequenz ausgewählter Primer nicht zur erwarteten Amplifikation geführt hat.Although different variants of the PCR reaction can be developed safely This reaction is generally not predicted to succeed become. The selection of the for is essential Structure of the primer suitable for the matrix. But even if that desired sequence known and that for hybridization suitable primer is selected is a successful one Amplification not yet guaranteed. Numerous examples show that after knowing the desired sequence selected primer not for the expected amplification has led.
Die Erfindung hat das Ziel, einen Testkit zur Bestimmung von Histokompatibilitäts-Antigenen auf der Basis der PCR- Reaktion zu entwickeln. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, dazu geeignete Primer aufzubauen und die Reaktions bedingungen so zu gestalten, daß eine sichere Amplifikation gewährleistet ist.The aim of the invention is a test kit for determination of histocompatibility antigens based on the PCR Develop reaction. It is based on the task to build suitable primers and the reaction to design conditions so that a safe Amplification is guaranteed.
Die Erfindung wird gemäß Anspruch 1 realisiert, die Unteransprüche sind Vorzugsvarianten. Wesentliches Merkmal sind die im Testkit verwendeten Primer, die am 3′-Ende in den drei letzten Nukleotiden mit der gesuchten Allelsequenz übereinstimmen und in der übrigen Sequenz zu mindestens 80% mit der gesuchten Sequenz homolog sind, und der erfindungsgemäße Betain-Puffer. Es wurde gefunden, daß Basenmißpaarungen am 3′-Ende des Primers nach der Verlängerung durch Taq-Polymerase störend sind und dabei besonders das letzte Basenpaar entscheidend ist. The invention is implemented according to claim 1, which Subclaims are preferred variants. Essential feature are the primers used in the test kit, which at the 3'-end in the last three nucleotides with the one you are looking for Allele sequence match and in the rest of the sequence too are at least 80% homologous with the sequence sought, and the betaine buffer according to the invention. It was found that Base mismatches at the 3'-end of the primer after Extension by Taq polymerase are bothersome especially the last base pair is crucial.
Mißpaarungen am vierten und den weiteren Basenpaaren vom 3′-Ende entfernt behindern die DNA-Polymerasereaktion praktisch nicht mehr.Mismatches on the fourth and the further base pairs from 3'-end removed hinder the DNA polymerase reaction practically no more.
Die erfindungsgemäßen Testkits enthalten die jeweils spezifischen Primer für einzelne HLA-Antigene gemäß den Ansprüchen 3-19.The test kits according to the invention each contain the specific primers for individual HLA antigens according to Claims 3-19.
Nachstehend wird eine Übersicht über die mit den erfindungsgemäßen Testkits bestimmbaren HLA-B-Allele und die im Testkit enthaltenen erfindungsgemäßen 3′- und 5′- Primer gegeben. Die erfindungsgemäßen Testkits können auch je einen der nachfolgend genannten 3′- und 5′-Primer in anderer als der beschriebenen Kombination enthalten. Daneben sind gleichzeitige Amplifikationen verschiedener Allele und Allelgruppen möglich, wenn mehrere der nachfolgend beschriebenen 3′- und 5′-Primer in derselben Reaktion verwendet werden ("Multiplex-PCR"). Entsprechend können die erfindungsgemäßen Testkits in einer besonderen Ausführungsform auch mehrere 3′- und 5′-Primer beinhalten. Below is an overview of those with the test kits according to the invention, determinable HLA-B alleles and the 3'- and 5'- according to the invention contained in the test kit Given primer. The test kits according to the invention can also each one of the 3'- and 5'-primers mentioned below other than the combination described. In addition, simultaneous amplifications are different Alleles and allele groups possible if several of the 3'- and 5'-primers described below in the same Reaction can be used ("Multiplex-PCR"). Corresponding can the test kits according to the invention in a special Embodiment also include several 3'- and 5'-primers.
Als Primer für die internen Kontrollen sind in den erfindungsgemäßen Testkits enthalten:The primers for the internal controls are in the Test kits according to the invention contain:
Die erfindungsgemäßen Testkits können die in der PCR bekannten und üblichen Puffer enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten sie jedoch einen Betain (N,N,N-Trimethylglycin)-Puffer für die PCR- Amplifikation.The test kits according to the invention can be used in PCR known and usual buffers. In a preferred embodiment, however, they contain one Betaine (N, N, N-trimethylglycine) buffer for PCR Amplification.
Der Puffer kann 200-1000 mM Betain enthalten. Er besteht in einer bevorzugten Variante aus 500-800 mM Betain und 1-6 mM Magnesiumchlorid. In einer weiteren bevorzugten Variante besteht er aus 500-800 mM Betain, 1-6 mM Magnesiumchlorid, 6-14 mM N-Tris(hydroxy methyl)methylglycin mit pH 8,3 und 80-120 µg/ml Rinder- Serumalbumin V.The buffer can contain 200-1000 mM betaine. It exists in a preferred variant from 500-800 mM betaine and 1-6 mM magnesium chloride. In another preferred Variant consists of 500-800 mM betaine, 1-6 mM magnesium chloride, 6-14 mM N-tris (hydroxy methyl) methylglycine with pH 8.3 and 80-120 µg / ml bovine Serum albumin V.
Die Auswahl des erfindungsgemäßen Puffers basiert zum einen auf dem Befund, daß bereits geringe Salzkonzentrationen im PCR-Medium die Amplifikation bestimmter HLA-B-Allele negativ beeinflussen können. Der Puffer enthält deshalb im Gegensatz zu den üblichen Puffern kein Kalium- oder Ammoniumchlorid. The selection of the buffer according to the invention is based on one on the finding that already small Salt concentrations in the PCR medium amplification certain HLA-B alleles. Of the In contrast to the usual, buffers therefore contain Do not buffer potassium or ammonium chloride.
Betain kombiniert zudem eine Reihe von Vorteilen herkömmlicher, bisher in der PCR und reversen Transkription (RT) verwendeten Kosolventien:Betain also combines a number of advantages more conventional, previously in PCR and reverse Transcription (RT) cosolvents used:
Es ist chemisch inert und nicht-ionisch, d. h. es kann mit einer Anzahl anderer Kosolvenzien und Salzen kombiniert werden, um optimale Reaktionsbedingungen für die jeweiligen Primer und Template zu schaffen.It is chemically inert and non-ionic, i.e. H. it can with a number of other cosolvencies and salts combined to find optimal reaction conditions for the to create the respective primer and template.
Daneben erleichtert es die Transkription GC-reicher Domänen. Da nur GC-Basenpaare destabilisiert werden, können Primer so gewählt werden, daß ihre Hybridisierung mit der Zielsequenz möglichst wenig beeinträchtigt wird.It also makes transcription easier for GC-rich people Domains. Since only GC base pairs are destabilized, primers can be chosen so that their hybridization is affected as little as possible with the target sequence.
Allgemeine Destabilisierung von dsDNA, z. B. durch Glycerin, Dimethylsulfoxid oder Formamid, setzt auch die Hybridisierungstemperatur der Primer herab und hat damit sowohl positive wie negative Auswirkungen auf die Ausbeute von DNA-Polymerase-Reaktionen. Betain ist unter den nicht- ionischen Kosolvenzien einzigartig in seiner Eigenschaft, AT-Basenpaare zu binden und dadurch zu stabilisieren. Da nicht-ionische Kosolvenzien allgemein dsDNA destabi lisieren, erfolgt in Anwesenheit von Betain insgesamt eine spezifische Destabilisierung GC-reicher Domänen in DNA und RNA. Betain ist jedoch erheblich billiger als Deoxyguanidin-Analoge wie sie zu diesem Zweck in Sequenzierung und PCR erfolgreich eingesetzt wurden und kann außerdem auch in der RT verwendet werden. AT-reiche Primer wie z. B. (dT)12-18 in der RT werden jedoch weniger beeinflußt als GC-reiche Domänen im Templat.General destabilization of dsDNA, e.g. B. by glycerol, dimethyl sulfoxide or formamide, also lowers the hybridization temperature of the primer and thus has both positive and negative effects on the yield of DNA polymerase reactions. Betain is unique among non-ionic cosolvents in its ability to bind and thereby stabilize AT base pairs. Since non-ionic cosolvents generally destabilize dsDNA, a specific destabilization of GC-rich domains in DNA and RNA takes place overall in the presence of betaine. However, betaine is considerably cheaper than the deoxyguanidine analogues that have been successfully used for this purpose in sequencing and PCR and can also be used in RT. AT-rich primers such as B. (dT) 12-18 in RT, however, are less affected than GC-rich domains in the template.
Magnesiumchlorid ist ein essentieller Kofaktor für DNA- Polymerasen, jedoch hängt die optimale Konzentration in der PCR stark von den jeweiligen Primern oder Templaten ab. In Gegenwart von Betain erweitert sich dieser optimale Bereich, wodurch sich die Optimierung, insbesondere von Koamplifikationen ("Multiplex-PCR"), vereinfacht.Magnesium chloride is an essential cofactor for DNA Polymerases, however, the optimal concentration depends on the PCR strongly from the respective primers or templates from. In the presence of betaine, this optimal one expands Area, whereby the optimization, in particular of Co-amplifications ("multiplex-PCR"), simplified.
Desweiteren ist bekannt, daß sowohl NaCl als auch Heparin als Verunreinigungen in DNA-Proben auftreten können. So hat Heparin in Konzentrationen zwischen 2,5·10-4-10-3 U/µl ähnliche Effekte wie NaCl. Im Stand der Technik wurde deshalb Heparinate-Verdau oder Vorbehandlung Heparin enthaltender DNA mit Chelex 100 vorgeschlagen (Francesca Poli, Rosa Catteano, Loretta Crespiatico, Angelea Nocco und Girolamo Sirchia, PCR Methods and Applications, 1993, 2, 356-358).Furthermore, it is known that both NaCl and heparin can occur as contaminants in DNA samples. In concentrations between 2.5 · 10 -4 -10 -3 U / µl heparin has similar effects to NaCl. In the prior art, heparinate digestion or pretreatment of heparin-containing DNA with Chelex 100 has therefore been proposed (Francesca Poli, Rosa Catteano, Loretta Crespiatico, Angelea Nocco and Girolamo Sirchia, PCR Methods and Applications, 1993, 2, 356-358).
Es wurde nun gefunden, daß die PCR-Ausbeuten, insbesondere von HLA-B, bei Heparin-enthaltenden DNA-Proben in Gegenwart von Betain deutlich verbessert werden können. Vorzugsweise zeigen sich diese Befunde bei Betainkonzentrationen von 500-800 mM. In Gegenwart von 0,8 M Betain werden bis zu 10fach höhere Heparin konzentrationen toleriert.It has now been found that the PCR yields, in particular of HLA-B in DNA samples containing heparin in Presence of betaine can be significantly improved. These findings are preferably shown in Betaine concentrations of 500-800 mM. In present of 0.8 M betaine is up to 10 times higher heparin concentrations tolerated.
Betain macht also die Aufreinigung von Salz- oder Heparin enthaltenden DNA-Proben weitgehend überflüssig, was vor allem in der routinemäßigen Untersuchung klinischer und forensischer Proben von Vorteil ist.So betaine does the purification of salt or heparin DNA samples containing largely superfluous what before especially in the routine examination of clinical and forensic samples is beneficial.
Daneben ist Betain im Gegensatz zu den Kosolvenzien DMSO, Formamid und Methyl-Quecksilberhydroxid ungiftig und ein natürlicher Schutz, den Zellen im Laufe der Evolution gegen thermische und ionische Denaturierung ihrer Proteine entwickelt haben.In addition, in contrast to the cosolvencies, betaine is DMSO, Formamide and methyl mercury hydroxide are non-toxic and a natural protection, the cells in the course of evolution against thermal and ionic denaturation of their proteins have developed.
Die Aktivität der Taq-Polymerase und der reversen Transkriptase wird durch Betain nicht merklich beeinträchtigt. The activity of Taq polymerase and the reverse Transcriptase is not noticeable through betaine impaired.
Als temperaturstabile DNA-Polymerase wird erfindungsgemäß bevorzugt Taq-Polymerase eingesetzt.As a temperature-stable DNA polymerase according to the invention preferably Taq polymerase used.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Testkits gegenüber dem Stand der Technik liegen in den folgenden PunktenThe advantages of the test kit according to the invention over the State of the art are in the following points
- a) Der Betainpuffer macht die Reaktion robuster gegenüber verschiedenen Methoden der DNA-Präparation und NaCl- Verunreinigungen, wie bereits ausgeführt.a) The betaine buffer makes the reaction more robust different methods of DNA preparation and NaCl Impurities, as already stated.
-
b) Die erfindungsgemäß eingesetzten Primer sind für
maximale Spezifität und Robustheit ausgewählt, wobei
folgende Punkte von Bedeutung sind
- - Erkennung möglichst weniger HLA-Allele,
- - soweit möglich Vermeidung von 3′-Desoxy-Thymidin in Primern oder in der komplementären Position auf allen bekannten Allelen der HLA-Klasse I,
- - Kontrolle der letzten 10 Nukleotide auf häufige Sequenzmotive im menschlichen Genom (Vergleich mit einer Datenbank menschlicher Sequenzen: Genbank Release 81.0, 2/94) wie z. B. konservierte Strukturen der Immunglobulinfamilie, um die Gefahr von PCR-Artefakten zu verringern.
- Detection of as few HLA alleles as possible,
- as far as possible avoidance of 3′-deoxy-thymidine in primers or in the complementary position on all known alleles of HLA class I,
- - Check the last 10 nucleotides for common sequence motifs in the human genome (comparison with a database of human sequences: Genbank Release 81.0, 2/94) such as B. Preserved structures of the immunoglobulin family to reduce the risk of PCR artifacts.
- c) Die Zahl der zur B27-Amplifikation benötigten PCR- Cyclen ist geringer als im Stand der Technik.c) The number of PCRs required for B27 amplification Cycles is less than in the prior art.
- d) Der erfindungsgemäße Kit kann flexibel gestaltet werden, um einige oder mehrere der mit Spondylo arthropathien assoziierten B7-kreuzreaktiven Antigene B60 (B40), B27, Bw22 und B7 sowie die möglicherweise assoziierten Allele B44 und B62 (B15) oder das mit Psoriatischer Arthritis assoziierte Allel B13 zu bestimmen. d) The kit according to the invention can be designed flexibly to some or more of those with Spondylo arthropathy-associated B7 cross-reactive antigens B60 (B40), B27, Bw22 and B7 as well as the possibly associated alleles B44 and B62 (B15) or that with Psoriatic arthritis associated allele B13 too determine.
- e) Die internen Kontrollen (Gene XA/XB) beinhalten einen gut dokumentierten Marker für einen HLA-KlasseIII Locus, durch den in manchen Fällen der mit dem HLA-B- Allel assoziierte MHC-Haplotyp eingeschätzt werden kann.e) The internal controls (Gene XA / XB) contain one well documented markers for an HLA class III Locus, through which in some cases the one with the HLA-B Allelic associated MHC haplotype can be assessed can.
- f) Die internen Kontrollen wurden sorgfältig ausgewählt (Gene XA/XB oder TNFβ) und getestet, um sicherzustellen, daß das HLA-B Produkt unter allen Bedingungen gleich gut oder besser ampliziert wird.f) The internal controls have been carefully selected (Gene XA / XB or TNFβ) and tested to ensure that the HLA-B product is among all Conditions are amplified equally well or better.
- g) Die amplifizierten HLA-B Produkte variieren in ihrer Länge von ca. 400-800 Nukleotiden, so daß die Möglichkeit besteht, mehrere HLA-Bestimmungen im selben Reaktionsvolumen durchzuführen, um so Kosten und Arbeitsaufwand zu sparen.g) The amplified HLA-B products vary in their Length of about 400-800 nucleotides, so that the Possibility to have multiple HLA determinations in the same Reaction volume in order to reduce costs and Save labor.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß der erfindungsgemäße Testkit zu einem wesentlichen Fortschritt in der Diagnose von Spondyloarthritien und ähnlichen Erkrankungen führt.In summary, it can be stated that the test kit according to the invention to a significant advance in the diagnosis of spondyloarthritis and the like Diseases.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von HLA-Allel-spezifischen Oligodesoxynukleotid-Primern, die am 3′-Ende in den drei letzten Nukleotiden mit der gesuchten Allelsequenz übereinstimmen und in der übrigen Sequenz zu mindestens 80% mit der Allelsequenz homolog sind, und einem Betain-enthaltenden Puffer zur Bestimmung von Histokompatibilitäts-Antigenen in DNA-Proben durch spezifische PCR-Amplifikation und insbesondere zur Amplifikation eines Fragmentes des HLA-B-Gens enthaltend Sequenzen von Exon 2 bis Exon 3.The invention also relates to the use of HLA allele-specific oligodeoxynucleotide primers that at the 3′-end in the last three nucleotides with the searched allele sequence match and in the rest Sequence at least 80% homologous to the allele sequence and a betaine-containing buffer for determination of histocompatibility antigens in DNA samples specific PCR amplification and in particular for Amplification of a fragment of the HLA-B gene containing Sequences from exon 2 to exon 3.
Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The invention is intended to be described in the following by means of embodiments are explained in more detail.
Die Amplifikationen werden in DNA-Thermocyclern (z. B. dem DNA-Thermocycler 480 der Firma Perkin-Elmer-Cetus) in 500 µl "Eppendorf"-Reaktionsgefäßen durchgeführt.The amplifications are carried out in DNA thermal cyclers (e.g. the DNA thermal cycler 480 from Perkin-Elmer-Cetus) in 500 µl "Eppendorf" reaction vessels carried out.
DNA wird durch Verdauung von zu untersuchenden Proben mit Proteinase K und nachfolgende Phenol/Chloroform-Extraktion gewonnen. Zur Reaktion werden Mengen von 50-1000 ng in einem 20 µl Reaktionsvolumen eingesetzt.DNA is made by digesting samples to be examined Proteinase K and subsequent phenol / chloroform extraction won. Amounts of 50-1000 ng in a 20 ul reaction volume used.
Der Ansatz enthält außerdem:The approach also includes:
10 mM N-Tris(hydroxymethyl)methylglycin, pH 8,3 bei 20°C (Tricin)
100 µg/ml Rinder-Serumalbumin (BSA V)
0,2 mM je Nukleotidtriphosphat (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)
3 ng/µl je Primer
0,025 U/µl Taq-Polymerase10 mM N-tris (hydroxymethyl) methylglycine, pH 8.3 at 20 ° C (tricin)
100 µg / ml bovine serum albumin (BSA V)
0.2 mM per nucleotide triphosphate (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)
3 ng / µl per primer
0.025 U / µl Taq polymerase
mit TNFβ als Kontrolle:
600 mM N,N,N-Trimethylglycin (Betain)
3 mM Magnesiumchlorid
mit Genen XA/XB als Kontrolle:
800 mM N,N,N-Trimethylglycin (Betain)
4 mM Magnesiumchlorid
with TNFβ as control:
600 mM N, N, N-trimethylglycine (betaine)
3 mM magnesium chloride
with genes XA / XB as control:
800 mM N, N, N-trimethylglycine (betaine)
4 mM magnesium chloride
Die PCR-Programme werden in folgenden Temperaturschritten durchgeführt:The PCR programs are in the following temperature steps carried out:
Erfindungsgemäß erweisen sich in Gegenwart von Betain Hybridisierungstemperaturen, die ca. 10°C niedriger liegen als die theoretische Denaturierungstemperatur der Primer, und MgCl₂-Konzentrationen zwischen 3 und 4 mM als vorteilhaft.According to the invention, they are found in the presence of betaine Hybridization temperatures that are about 10 ° C lower lie than the theoretical denaturation temperature of the Primer, and MgCl₂ concentrations between 3 and 4 mM as advantageous.
Erfolgreiche Amplifikation der internen Kontrolle und gegebenenfalls eines allelspezifischen HLA-B-Fragments wird durch Elektrophorese in einem 1,5%igen Agarosegel, 0,5× TBE-Puffer geprüft. DNA-Banden werden durch Anfärbung mit Ethidiumbromid und Fluoreszenz unter einer UV-Lampe sichtbar gemacht. Die Länge der erhaltenen PCR-Produkte ist eine Kontrolle für die Spezifität der PCR für HLA-B. Successful amplification of internal control and optionally an allele-specific HLA-B fragment is by electrophoresis in a 1.5% agarose gel, 0.5 × TBE buffer checked. DNA bands are stained with ethidium bromide and fluorescence under a UV lamp made visible. The length of the PCR products obtained is a control for the specificity of PCR for HLA-B.
HLA-B27, B7, B8, B41, B42, B60, B61 und B73 wurden unter
obigen Bedingungen erfolgreich amplifiziert. Die
Spezifität der HLA-B PCR wurde mit Hilfe der folgenden
Standard-Zellinien getestet:
Positive Kontrollen warenHLA-B27, B7, B8, B41, B42, B60, B61 and B73 were successfully amplified under the above conditions. The specificity of the HLA-B PCR was tested using the following standard cell lines:
There were positive controls
- a) für B27 und seine Subtypen: HOM2, JESTHOM, WT24, LS40 sowie die nicht-standartisierten Linien LH, NW, R69 und Wewak,a) for B27 and its subtypes: HOM2, JESTHOM, WT24, LS40 as well as the non-standardized lines LH, NW, R69 and Wewak,
- b) für B60 (B*40012) : SLE, MADURA, MT14B, PE117, BRU, RLO, LS40 (B27/B60)b) for B60 (B * 40012): SLE, MADURA, MT14B, PE117, BRU, RLO, LS40 (B27 / B60)
- c) für B7: HHKB, SAVC, LD2B, R69 (B7/B27)c) for B7: HHKB, SAVC, LD2B, R69 (B7 / B27)
- d) für B8: VAVY, LH (B8/B27)d) for B8: VAVY, LH (B8 / B27)
- e) für B42: RSHe) for B42: RSH
- f) für B41: RLO (B38/B41)f) for B41: RLO (B38 / B41)
- g) für B61 (B*4002): SWEIG.g) for B61 (B * 4002): SWEIG.
Als Negativkontrolle dienten außerdem zahlreiche weitere, für die häufigsten HLA-B-Allele repräsentative, Standard linien oder Linien, deren Allelsequenz zu einem der beiden verwendeten Primern vollständig komplementär war (z. B. B14 und B16 mit B7CREG1 in der B27-PCR).Numerous other representative, standard for the most common HLA-B alleles lines or lines whose allele sequence to one of the two primers used was completely complementary (e.g. B14 and B16 with B7CREG1 in the B27-PCR).
Von 51 sowohl serologisch als auch mit Hilfe der PCR auf HLA-B27 untersuchten Spendern wurde in 43 Fällen positive Übereinstimmung zwischen beiden Tests und in 6 Fällen negative Übereinstimmung gefunden. Eine Probe eines Patienten mit Bechterev war serologisch B27-negativ und positiv anhand des PCR-Ergebnisses. Einmal wurde kein PCR- Produkt von einem serologisch positiven gesunden Spender erhalten. Die Spezifität der PCR-Produkte wurde weiterhin durch Gelelektrophorese (Größe) und in den Amplifikationsprodukten von 22 verschiedenen vollständig HLA-B typisierten B27-heterozygoten Proben durch Verdau mit Restriktionsenzymen bestätigt.From 51 both serologically as well as with the help of PCR HLA-B27 donors examined became positive in 43 cases Agreement between the two tests and in 6 cases negative match found. A sample of one Patients with Bechterev were serologically negative and B27 positive based on the PCR result. Once no PCR was Product from a serologically positive healthy donor receive. The specificity of the PCR products has continued by gel electrophoresis (size) and in the Amplification products of 22 different completely HLA-B typed B27 heterozygous samples by digestion confirmed with restriction enzymes.
Unspezifische (Co-)Amplifikationen wurden unter den obigen Bedingungen nicht beobachtet.Nonspecific (co) amplifications were found under the above Conditions not observed.
Um den Einfluß von Tetramethylammoniumchlorid, Betain und NaCl auf die Amplifikation von B7, B8 und B27 zu untersuchen wurden vier Puffer enthaltend 50 mM KCl und 1,5 mM MgCl₂ getestet: zwei handelsübliche (Boehringer Mannheim, Promega) mit Tris sowie zwei eigene mit Tris oder Tricine.To the influence of tetramethylammonium chloride, betaine and NaCl towards the amplification of B7, B8 and B27 four buffers containing 50 mM KCl and 1.5 mM MgCl₂ tested: two commercially available (Boehringer Mannheim, Promega) with Tris and two of their own with Tris or tricine.
Es zeigte sich, daß 50 mM KCl sowie geringe Verunreinigungen mit 5-10 mM NaCl (final) die PCR der HLA- B-Allele der internen Kontrollen erst bei 70 mM NaCl- Konzentrationen behindern. Verbesserte Amplifikation wird jedoch in Gegenwart von 50 mM TMAC1 erzielt und optimale PCR von HLA-B7, B8 und B27 bei 0,6-1,0 M Betain- und 2,5-4 mM MgCl₂-Konzentrationen. Oberhalb dieser Grenzen wirkt Betain inhibierend auf eine PCR mit den oben genannten Primern. Während die Amplifikation der internen Kontrollen in Abwesenheit isostabilisierender Substanzen robuster als die HLA-B PCR ist, kehrt sich dieses Verhältnis in Gegenwart von Betain und TMAC1 um.It was found that 50 mM KCl as well as low Impurities with 5-10 mM NaCl (final) the PCR of the HLA B alleles of the internal controls only at 70 mM NaCl Hinder concentrations. Improved amplification will however achieved in the presence of 50 mM TMAC1 and optimal PCR of HLA-B7, B8 and B27 at 0.6-1.0 M betaine and 2.5-4 mM MgCl₂ concentrations. Above these limits Betaine inhibits PCR with the above called primers. During the amplification of the internal Controls in the absence of isostabilizing substances more robust than the HLA-B PCR, this reverses Ratio in the presence of betaine and TMAC1 um.
Accession-Nummern beziehen sich auf Genbank Release 81.0 (2/94). Die Positionen der HLA-B Primer wurden so angegeben wie sie auf der Sequenz X03945 des Allels HLA-B*2705 liegen würden, ungeachtet von evtl. 3′-Mißpaarungen. Die Länge der PCR-Produkte für die verschiedenen Primerkombinationen wurden ebenfalls so angegeben als ob ein Fragment der Sequenz X03945 amplifiziert würde.Accession numbers refer to Genbank Release 81.0 (2/94). The Positions of the HLA-B primers were given as they are on the sequence X03945 of the allele would be HLA-B * 2705, regardless of possible 3′-mismatches. The Length of the PCR products for the different primer combinations were determined also stated as if a fragment of the sequence X03945 were amplified.
-
a) HLA-B primer : Accession X03945
Authors: Weiss, E. H., Kuon, W., Doerner, C., Lang, M. and Riethmüller, G.
Title: Organization, sequence and expression of the HLA-B27 gene:
A molecular approach to analyze HLA and disease associations
Journal: Immunobiology 170, 367-380 (1985)a) HLA-B primer: Accession X03945
Authors: Weiss, EH, Kuon, W., Doerner, C., Lang, M. and Riethmüller, G.
Title: Organization, sequence and expression of the HLA-B27 gene:
A molecular approach to analyze HLA and disease associations
Journal: Immunobiology 170, 367-380 (1985) -
b) XA/XB Primer : Accession X71937
Authors: Bristow, J., Tee, M. K., Gintelman, S. E., Mellon, S. H. and Miller,W. L.
Title: Tenascin-X: a novel extracellular matrix protein encoded by the human XB gene overlapping P450c21B
Journal: J. Cell Biol. 122, 265-278 (1993)b) XA / XB Primer: Accession X71937
Authors: Bristow, J., Tee, MK, Gintelman, SE, Mellon, SH and Miller, WL
Title: Tenascin-X: a novel extracellular matrix protein encoded by the human XB gene overlapping P450c21B
Journal: J. Cell Biol. 122, 265-278 (1993) -
c) TNFβ-Primer: Accession M16441
Authors: Nedospasov S. A., Shakhov A. N., Turetskaya R. L., Mett V. A., Azizov M. M., Georgiev G. P., Korobko V. G., Dobrynin V. N., Filippov S. A., Bystrov N. S., Boldyreva E. F., Chuvpilo S. A.,Chumakov A. M., Shingarova L. N., Ovchinnikov Y. A.;
Title: "Tandem arrangement of genes coding for tumor necrosis factor (TNF-alpha) and lymphotoxin (TNF-beta) in the human genome";
Journal: Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 51 : 611-624 (1986).c) TNFβ primer: Accession M16441
Authors: Nedospasov SA, Shakhov AN, Turetskaya RL, Mett VA, Azizov MM, Georgiev GP, Korobko VG, Dobrynin VN, Filippov SA, Bystrov NS, Boldyreva EF, Chuvpilo SA, Chumakov AM, Shingarova LN, Ovchinnikov YA;
Title: "Tandem arrangement of gene coding for tumor necrosis factor (TNF-alpha) and lymphotoxin (TNF-beta) in the human genome";
Journal: Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 51: 611-624 (1986). -
d) B*40011: Accession M27540
Authors: Arnot D., Lillie J. W., Auffray C., Kappes D., Strominger J. L.;
Title: "Inter-locus and intra-allelic polymorphisms of HLA class I antigen gene mRNA"; (Figure 3. The nucleotide sequences of the three clones JY103, (LB4.2, and LB45.)
Journal: Immunogenetics 20 : 237-252 (1984).d) B * 40011: Accession M27540
Authors: Arnot D., Lillie JW, Auffray C., Kappes D., Strominger JL;
Title: "Inter-locus and intra-allelic polymorphisms of HLA class I antigen gene mRNA"; (Figure 3. The nucleotide sequences of the three clones JY103, (LB4.2, and LB45.)
Journal: Immunogenetics 20: 237-252 (1984). -
e) B*40012: Accession M95530
Authors: Kawaguchi, G., Kato, N., Kashiwase, K., Karaki, S., Kohsaka, T., Akaza, T., Kano, K. and Takiguchi, M.
Title: Structural analysis of HLA-B40 epitopes
Journal: Hum. Immunol. 36, 193-198 (1993)e) B * 40012: Accession M95530
Authors: Kawaguchi, G., Kato, N., Kashiwase, K., Karaki, S., Kohsaka, T., Akaza, T., Kano, K. and Takiguchi, M.
Title: Structural analysis of HLA-B40 epitopes
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