RU2799797C2 - Method of obtaining molecular str markers of the human y chromosome for identifying an unknown individual and determining biological relationship by multiplex amplification, and a kit of oligonucleotides for implementing the method - Google Patents
Method of obtaining molecular str markers of the human y chromosome for identifying an unknown individual and determining biological relationship by multiplex amplification, and a kit of oligonucleotides for implementing the method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799797C2 RU2799797C2 RU2021132848A RU2021132848A RU2799797C2 RU 2799797 C2 RU2799797 C2 RU 2799797C2 RU 2021132848 A RU2021132848 A RU 2021132848A RU 2021132848 A RU2021132848 A RU 2021132848A RU 2799797 C2 RU2799797 C2 RU 2799797C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromosome
- seq
- markers
- human
- multiplex
- Prior art date
Links
- 230000003321 amplification Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 210000001182 human Y chromosome Anatomy 0.000 title claims abstract description 8
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 title claims description 6
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims 2
- 210000002593 Y chromosome Anatomy 0.000 claims abstract description 25
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000007403 mPCR Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003155 DNA primer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003205 genotyping method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000013615 primer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 claims abstract 5
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 claims description 42
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 4
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 claims description 2
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000007481 next generation sequencing Methods 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 108091092878 Microsatellite Proteins 0.000 description 5
- 102000054766 genetic haplotypes Human genes 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 230000008775 paternal effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007400 DNA extraction Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 102000016928 DNA-directed DNA polymerase Human genes 0.000 description 1
- 108010014303 DNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 108020005196 Mitochondrial DNA Proteins 0.000 description 1
- 210000001766 X chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 238000012489 developmental validation Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 210000002919 epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003780 hair follicle Anatomy 0.000 description 1
- 238000012177 large-scale sequencing Methods 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000011176 pooling Methods 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области молекулярной биологии, биотехнологии, судебной медицины и криминалистики, генетическим исследованиям в области идентификации человека.The invention relates to the field of molecular biology, biotechnology, forensic medicine and forensics, genetic research in the field of human identification.
В настоящее время ДНК-анализ относится к наиболее доказательным методам исследования биологического материала при производстве судебно-медицинской идентификационной экспертизы и используется в криминалистике с 1985 года. ДНК-анализ позволяет исследовать специфичные для каждого человека участки генома, и получить, таким образом, уникальный генетический "паспорт" или генетически профиль индивида. Индивидуализирующие признаки, определяемые на уровне ДНК, характеризуются почти абсолютной устойчивостью, то есть сохраняются в организме человека неизменными на продолжении всей жизни. В последние десятилетия для целей генетической идентификации личности широко применяется различные маркерные системы, локализованных как на аутосомах, так и на нерекомбинирующих участках Y-хромосомы и Х-хромосом и в митохондриальной ДНК.Currently, DNA analysis is one of the most evidence-based methods for studying biological material in the production of a forensic identification examination and has been used in forensic science since 1985. DNA analysis makes it possible to study sections of the genome specific to each person, and thus obtain a unique genetic "passport" or genetic profile of an individual. Individualizing traits, determined at the DNA level, are characterized by almost absolute stability, that is, they remain unchanged in the human body throughout life. In recent decades, various marker systems localized both on autosomes and on non-recombining regions of the Y chromosome and X chromosomes and in mitochondrial DNA have been widely used for the purposes of genetic identification of a person.
В начале 1990-х годов короткие тандемные повторы (STR) были введены в качестве нового типа полиморфного ДНК-маркера и с тех пор стали золотым стандартом идентификации человека в базах данных ДНК, уголовных дел, анализа отцовства и родства, а также идентификации пропавших без вести лиц. Аутосомные STR и STR Y-хромосомы (Y-STR) успешно применяются в судебно-медицинском анализе ДНК в течение многих лет.In the early 1990s, short tandem repeats (STRs) were introduced as a new type of polymorphic DNA marker and have since become the gold standard for human identification in DNA databases, criminal cases, paternity and kinship analysis, and missing person identification. Autosomal STRs and Y-chromosome STRs (Y-STRs) have been used successfully in forensic DNA analysis for many years.
Исследование нерекомбинирующей части Y-хромосомы, специфичной только для мужчин, широко применяется в криминалистических и археологических исследованиях, особенно в случаях, когда анализ стандартных аутосомных маркеров оказывается малоинформативным. На сегодняшний день в криминалистике широко распространен анализ маркеров, состоящих из коротких тандемных повторов в нерекомбинирующем участке Y хромосомы (Y-STR), который позволяет специфично охарактеризовать отцовскую линию мужчины, чей образец исследуется. Более того, генотипы Y-STR-маркеров могут быть применены при исследовании образца смешанной мужской и женской ДНК, что проблематично при анализе аутосомных маркеров. Подобная задача часто возникает при изучении смешанных образцов [1-4].The study of the non-recombining part of the Y-chromosome, specific only for men, is widely used in forensic and archaeological research, especially in cases where the analysis of standard autosomal markers turns out to be of little information. Today, analysis of markers consisting of short tandem repeats in the non-recombining region of the Y chromosome (Y-STR) is widespread in forensics, which allows you to specifically characterize the paternal line of the man whose sample is being studied. Moreover, the genotypes of Y-STR markers can be used in the study of a sample of mixed male and female DNA, which is problematic when analyzing autosomal markers. A similar problem often arises when studying mixed samples [1–4].
Таким образом, анализ Y-STR-маркеров позволяет:Thus, the analysis of Y-STR markers allows:
- Определить отцовскую линию исследуемого образца;- Determine the paternal line of the test sample;
- предоставить материал для следствия при поиске и идентификации личности неизвестного мужчины [1, 2, 5].- to provide material for the investigation in the search and identification of the identity of an unknown man [1, 2, 5].
Кроме того, анализ Y-STR-маркеров применяется при установлении факта родства по мужской линии, что актуально при исследовании спорных исторических и археологических случаев, а также в ситуациях пропажи людей и идентификации жертв бедствий мужского пола. Более того, с применением разрабатываемых сегодня баз данных, по маркерам Y-STR можно предположить также географическую принадлежность по отцовской линии неизвестного мужчины [1, 2].In addition, the analysis of Y-STR markers is used to establish the fact of male kinship, which is relevant in the study of controversial historical and archaeological cases, as well as in situations of missing people and identifying male victims of disasters. Moreover, using the databases being developed today, the Y-STR markers can also be used to suggest the geographic affiliation of the paternal line of an unknown man [1, 2].
Основным методом генотипирования STR-маркеров является метод капиллярного электрофореза. На основе этого метода используется большое количество коммерческих наборов, содержащих различное количество стандартных STR маркеров Y хромосомы. В настоящее время существует целый ряд коммерческих наборов, позволяющих определять Y-STR гаплотип с помощью мультиплексной ПЦР. Данные наборы различаются по составу и количеству STR-маркеров, включают в себя высокополиморфные, стандартизированные маркеры с низкой частотой мутаций. С их использованием были созданы современные базы данных, содержащие в себе частоты Y-STR гаплотипов. Наиболее крупной из таких баз данных является база YHRD [Y-STR Haplotype Reference Database (YHRD) v4.0 [6]. Ниже приводятся наиболее известные наборы, содержащие различное количество STR маркеров Y хромосомы:The main method for genotyping STR markers is capillary electrophoresis. Based on this method, a large number of commercial kits containing different amounts of standard STR markers of the Y chromosome are used. Currently, there are a number of commercial kits that allow you to determine the Y-STR haplotype using multiplex PCR. These sets differ in the composition and number of STR markers and include highly polymorphic, standardized markers with a low mutation rate. With their use, modern databases were created containing the frequencies of Y-STR haplotypes. The largest of these databases is the YHRD [Y-STR Haplotype Reference Database (YHRD) v4.0 [6]. Below are the most known sets containing different numbers of STR markers of the Y chromosome:
- Yfiler (компания Thermo Fisher) - 16 STR маркеров Y хромосомы- Yfiler (Thermo Fisher) - 16 Y chromosome STR markers
- Yfiler Plus (компания Thermo Fisher) - 24 STR маркеров Y хромосомы- Yfiler Plus (Thermo Fisher) - 24 STR Y chromosome markers
- PowerPlexY23 (компания Promega) - 23 STR маркеров Y хромосомы- PowerPlexY23 (Promega) - 23 Y chromosome STR markers
- Powerplex 35GY 8C (компания Promega) - 11 STR маркеров Y хромосомы- Powerplex 35GY 8C (Promega) - 11 Y chromosome STR markers
- SurelD (компания Compass/ Health Gene Tehcnologies, Китай) - 17 STR маркеров Y хромосомы- SurelD (compass / Health Gene Technologies, China) - 17 STR markers of the Y chromosome
Expressmarker 16+10Y (компания AGCU Scien Tech, Китай) - 10 STR маркеров Y хромосомыExpressmarker 16+10Y (AGCU Scien Tech, China) - 10 Y chromosome STR markers
Expressmarker 16+18Y (AGCU Scien Tech., Китай) - 18 STR маркеров Y хромосомы.Expressmarker 16+18Y (AGCU Scien Tech., China) - 18 Y chromosome STR markers.
В последнее время появились разработки наборов для идентификации, в которых использован наиболее современный и технологичный подход, основанный на применении "массового параллельного секвенирования" (NGS). Такой подход, например, используется в наборе DNA Signature Prep Kit (Verogen, San Diego, CA, USA) [7], который содержит 24 STR-маркеров Y хромосомы, амплифицирующихся в наборе с большим количеством других молекулярных маркеров. К недостаткам существующих импортных наборов для ДНК-идентификации относится их значительная дороговизна, обусловленная необходимостью использования дорогостоящих расходных материалов (специфических ДНК-полимераз, растворов для ПЦР, буферных растворов). Для устранения указанных недостатков необходимым условием является повышение информативности предлагаемого набора и его экономичности, а также адаптации для специфики используемых в криминалистических экспертизах образцов биологического материалаRecently, there have been developments of identification kits that use the most modern and technologically advanced approach based on the use of "massive parallel sequencing" (NGS). This approach is used, for example, in the set DNA Signature Prep Kit (Verogen, San Diego, CA, USA) [7], which contains 24 STR markers of the Y chromosome, amplified in a set with a large number of other molecular markers. The disadvantages of existing imported kits for DNA identification include their significant high cost, due to the need to use expensive consumables (specific DNA polymerases, PCR solutions, buffer solutions). To eliminate these shortcomings, a necessary condition is to increase the information content of the proposed set and its cost-effectiveness, as well as adaptation to the specifics of biological material samples used in forensic examinations.
Для успешного применения STR-маркеров Y хромосомы в криминалистике и судебной медицине, необходима разработка композиций олигонуклеотидных праймеров, обеспечивающих одновременную амплификацию (путем проведения мультиплексной ПЦР) локусов минимально возможного размера, содержащих только STR-маркеры для Y-хромосомы для секвенирования методом "массового параллельного секвенирования" (NGS).For the successful use of Y chromosome STR markers in forensic science and forensic medicine, it is necessary to develop oligonucleotide primer compositions that provide simultaneous amplification (by multiplex PCR) of loci of the smallest possible size containing only STR markers for the Y chromosome for sequencing by "massive parallel sequencing" (NGS).
Для решения поставленной задачи авторами предложен набор из 15 пар синтетических олигонуклеотидных праймеров, содержащих 17 STR-маркеров Y-хромосомы человека для анализа методом мультиплексной амплификации, с последующим секвенированием методом "массового параллельного секвенирования" (NGS). Изобретение раскрывает разработанные оригинальные синтетические олигонуклеотидные праймеры, позволяющие амплифицировать STR-локусы, Y-хромосомы человека.To solve this problem, the authors proposed a set of 15 pairs of synthetic oligonucleotide primers containing 17 STR markers of the human Y chromosome for analysis by multiplex amplification, followed by sequencing by "massive parallel sequencing" (NGS). The invention discloses the developed original synthetic oligonucleotide primers that allow amplification of STR loci, human Y chromosomes.
Набор для генотипирования включает композицию, образованную 15 парами синтетическими оригинальными олигонуклеотидными праймерами для локусов в геноме человека, включающих 17 локусов с STR-маркерами на Y-хромосоме, позволяющую проводить мультиплексную ПЦР (нуклеотидная последовательность праймеров SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO 30 (приведена в таблице 1).The genotyping kit includes a composition formed by 15 pairs of synthetic original oligonucleotide primers for loci in the human genome, including 17 loci with STR markers on the Y chromosome, allowing for multiplex PCR (primer nucleotide sequence SEQ ID NO: 1 - SEQ ID NO 30 (shown in Table 1).
Преимущества данного набора состоит в том, что авторами изобретения разработана система олигонуклеотидных праймеров с минимальным размером ПЦР-продуктов, позволяющая одновременно анализировать множество образцов методом "массового параллельного секвенирования" и включающая только STR-маркеры Y-хромосомы человека.The advantages of this kit is that the authors of the invention have developed a system of oligonucleotide primers with a minimum size of PCR products, which allows simultaneous analysis of many samples by the "mass parallel sequencing" method and includes only STR markers of the human Y chromosome.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Пример генотипирования биологического образцаAn example of genotyping a biological sample
В примере показан способ получения выбранных STR-маркеров Y-хромосомы человека из биологических образцов, содержащих геномную ДНК человека, путем проведения мультиплексного ПЦР-анализа с последующим "массовым параллельным секвенированием" полученных мультиплексных ПЦР-продуктов и генотипированием выбранных маркеров с использованием адаптированной программы STRinNGS [8].The example shows a method for obtaining selected STR markers of the human Y chromosome from biological samples containing human genomic DNA by performing multiplex PCR analysis followed by "massive parallel sequencing" of the resulting multiplex PCR products and genotyping of selected markers using an adapted STRinNGS program [8].
Получение ДНКObtaining DNA
ДНК может быть получена из любого биологического материала человека, любой ткани человека, содержащей клеточные ядра, например, лейкоцитов, волосяных фолликулов, клеток буккального эпителия и др. Пригодная для проведения ПЦР ДНК может быть выделена из образа при помощи любого ранее широко применяемого метода выделения ДНК. Авторы рекомендуют использовать готовые наборы для выделения ДНК из различных тканей человека (например, представленных фирмой Qiagen).DNA can be obtained from any human biological material, any human tissue containing cell nuclei, for example, leukocytes, hair follicles, buccal epithelial cells, etc. DNA suitable for PCR can be isolated from the image using any previously widely used DNA extraction method. The authors recommend using ready-made kits for DNA extraction from various human tissues (for example, those provided by Qiagen).
Получение молекулярных STR-маркеров Y-хромосомы включает в себя четыре этапа:Obtaining molecular STR markers of the Y chromosome includes four steps:
- Мультиплексная ПЦР геномной ДНК с использованием смеси специфических олигонуклеотидных праймеров;- Multiplex PCR of genomic DNA using a mixture of specific oligonucleotide primers;
- Приготовление фрагментных библиотек из полученных ПЦР-продуктов для секвенирования на платформе Illumina;- Preparation of fragment libraries from the obtained PCR products for sequencing on the Illumina platform;
- Проведение широкомасштабного параллельного секвенирования полученных библиотек;- Carrying out large-scale parallel sequencing of the obtained libraries;
Набор олигонуклеотидных праймеров адаптирован для использования ДНК в количестве от от 10 нг до 1 нг ДНК. При необходимости образец ДНК следует развести в буфере ЕВ. Также необходимо проводить параллельно контрольную реакцию (отрицательный контроль), где вместо ДНК добавляется деионизированная вода.The oligonucleotide primer set is adapted to use DNA in an amount of 10 ng to 1 ng of DNA. If necessary, the DNA sample should be diluted in EB buffer. It is also necessary to carry out in parallel a control reaction (negative control), where deionized water is added instead of DNA.
Амплификация участков генома, содержащих исследуемые маркерыAmplification of genome regions containing the studied markers
Амплификация участков генома, содержащих исследуемые маркеры, может быть осуществлена с помощью любого набора, предназначенного для проведения мультиплексной ПЦР, авторы использовали набор Multiplex PCR kit компании «Qiagen». Мультиплексную ПЦР проводили на приборе GeneAmp PCR System 9700 Thermal Cycler компании «Applied Biosystems».Amplification of genome regions containing the studied markers can be carried out using any kit designed for multiplex PCR; the authors used the Multiplex PCR kit from Qiagen. Multiplex PCR was performed on a GeneAmp PCR System 9700 Thermal Cycler from Applied Biosystems.
Состав реакционной смеси для мультиплексной ПЦР:The composition of the reaction mixture for multiplex PCR:
- Раствор олигонуклеотидов для мультиплексной ПЦР (в конечной концентрации от 1 нМ до 0,5 мкМ- Oligonucleotide solution for multiplex PCR (final concentration from 1 nM to 0.5 µM
- Смесь полимеразы и буфера- Mixture of polymerase and buffer
- Деионизированная вода- Deionized water
- исследуемая ДНК.- DNA under investigation.
Амплификацию следует проводить в пробирках, стрипах, или планшетах предназначенных для ПЦР.Amplification should be carried out in test tubes, strips, or plates designed for PCR.
В отдельной стерильной пробирке смешать из расчета на одну реакцию все необходимые компоненты, согласно расчетной таблице (пробирка с раствором MasterMix).In a separate sterile test tube, mix all the necessary components for one reaction, according to the calculation table (test tube with MasterMix solution).
* Предлагаемый расчет для подготовки реакционной смеси подходит для работ с образцами ДНК с концентрацией выше 10 нг/мкл. При работе с образцами ДНК с меньшей концентрацией расчет количества вносимой в реакционную смесь деионизированной воды следует проводить по формуле (23-Х), где X - объем анализируемого препарата ДНК, который обеспечивает необходимое количества ДНК в реакционной смеси. Например, образец ДНК с концентрацией 250 пг/мкл. Необходимо внести в реакционную смесь минимум 4 мкл препарата ДНК (суммарно 1 нг) и 19 мкл деионизированной воды.* The suggested calculation for preparing the reaction mixture is suitable for working with DNA samples with concentrations above 10 ng/µl. When working with DNA samples with a lower concentration, the calculation of the amount of deionized water introduced into the reaction mixture should be carried out according to the formula (23-X), where X is the volume of the analyzed DNA preparation, which provides the required amount of DNA in the reaction mixture. For example, a DNA sample with a concentration of 250 pg/µl. It is necessary to add at least 4 µl of the DNA preparation (1 ng in total) and 19 µl of deionized water to the reaction mixture.
При использовании такой системы для амплификации (2-х смесь буфера и полимеразы), минимальная возможная для использования концентрация ДНК составляет 40 пг/мкл.When using such an amplification system (2-mix buffer and polymerase), the minimum DNA concentration that can be used is 40 pg/µl.
После приготовления, смесь для амплификации помещают в амплификатор и выставляется программа:After preparation, the mixture for amplification is placed in the cycler and the program is set:
95°С 15 минут95°C 15 minutes
94°С - 30 секунд94°C - 30 seconds
57°С - 90 секунд 35 циклов57°C - 90 seconds 35 cycles
72°С - 90 секунд72°C - 90 seconds
72°С - 10 минут72°С - 10 minutes
4°С ∞.4°С∞.
Наличие продуктов амплификации исследуемой ДНК и отсутствие продуктов амплификации в отрицательном контроле проверяют с помощью электрофореза в агарозном геле. Продукты амплификации очищают с помощью соответствующих мини-колонок (например, Qiagen MinElute system) в соответствии с инструкцией к используемому набору реагентов. Полученные в результате мультиплексной амплификации очищенные ПЦР продукты, содержащие STR-маркеры Y хромосомы используются в качестве матрицы для приготовления фрагментных геномных библиотек для секвенирования.The presence of amplification products of the studied DNA and the absence of amplification products in the negative control are checked using agarose gel electrophoresis. Amplification products are purified using appropriate mini-columns (for example, Qiagen MinElute system) in accordance with the instructions for the reagent kit used. Purified PCR products obtained as a result of multiplex amplification and containing STR markers of the Y chromosome are used as templates for preparing fragment genomic libraries for sequencing.
Приготовление фрагментных библиотекPreparation of fragment libraries
Предварительно необходимо провести измерение концентрации очищенных ПЦР-фрагментов, полученных на предыдущем этапе мультиплексной амплификации на приборах NanoDrop или Qubit (ThermoFisher) в соответствии с инструкцией к прибору. Для приготовления фрагментных библиотек оптимально использовать около 300 нг ДНК очищенных ПЦР-продуктов мультиплексной амплификации. Приготовление фрагментных геномных библиотек проводят с использованием наборов реагентов Illumina®. TruSeq® DNA PCR-Free library prep kit в соответствии с инструкцией к набору. Для секвенирования нескольких образцов фрагментных библиотек одновременно необходимо использовать индексированные адаптеры (например, Dual index adaptors Illumina). Для каждого образца библиотеки используется отдельный индексируемый адаптер, который необходимо записать в таблицу для дальнейшего учета при анализе результатов секвенирования нескольких образцов фрагментных библиотек. Для приготовления фрагментных библиотек рекомендуется/возможно использовать 1/2 от объема всех реагентов, входящих в набор Illumina®. TruSeq® DNA PCR-Free library prep kit, прописанного в инструкции к набору.First, it is necessary to measure the concentration of purified PCR fragments obtained at the previous stage of multiplex amplification on NanoDrop or Qubit (ThermoFisher) devices in accordance with the instructions for the device. For the preparation of fragment libraries, it is optimal to use about 300 ng of DNA of purified PCR products of multiplex amplification. The preparation of fragment genomic libraries is carried out using Illumina® reagent kits. TruSeq® DNA PCR-Free library prep kit according to the kit instructions. To sequence multiple samples of fragment libraries at the same time, you must use indexed adapters (for example, Dual index adapters Illumina). For each library sample, a separate indexable adapter is used, which must be recorded in a table for further consideration when analyzing the results of sequencing of several fragment library samples. For the preparation of fragment libraries, it is recommended/possible to use 1/2 the volume of all reagents included in the Illumina® kit. TruSeq® DNA PCR-Free library prep kit specified in the kit instructions.
Этапы 1-3 являются рекомендованными, но не обязательными.Steps 1-3 are recommended but not required.
1. Очистка фрагментных библиотек: необходимо нанести весь объем элюата в одну лунку 2% агарозного геля с красителем SYBR Gold (например, с использованием готового 2%-ного E-gel (Invitrogen)). Провести электрофорез с использованием маркера молекулярных весов 50 bp Ladder в течение 10 минут (в случае использования системы e-gel (Invitrigen)).1. Purification of fragment libraries: Apply the entire volume of the eluate to one well of a 2% agarose gel with SYBR Gold stain (for example, using ready-made 2% E-gel (Invitrogen)). Perform electrophoresis using a 50 bp Ladder molecular weight marker for 10 minutes (if using the e-gel system (Invitrigen)).
2. с использованием стерильного одноразового скальпеля вырезать кусочки геля, с фрагментами библиотеки от 220 п. н. и больше. Светящиеся фрагменты длиной меньше 150 п. н. соответствуют димерам адаптеров и не должны быть использованы для дальнейшего анализа.2. Using a sterile disposable scalpel, cut out gel pieces containing library fragments from 220 bp. and more. Luminous fragments less than 150 bp in length. correspond to adapter dimers and should not be used for further analysis.
3. Провести очистку вырезанных фрагментов ДНК с использованием набора реагентов MinElute gele extraction kit (Qiagen). Эллюировать в 20-22 мкл буфера ЕВ (Qiagen).3. Purify the excised DNA fragments using the MinElute gele extraction kit (Qiagen). Elute in 20-22 µl of EB buffer (Qiagen).
Приготовленные описанным выше способом фрагментные библиотеки можно напрямую использовать для секвенирования на технологической платформе Illumina, предварительно проведя оценку качества полученных фрагментных библиотек.Fragment libraries prepared as described above can be directly used for sequencing on the Illumina technology platform, having previously assessed the quality of the obtained fragment libraries.
Качественную и количественную оценку фрагментных библиотек можно проводить стандартными методами, рекомендованными фирмой производителем платформ для секвенирования Illumina. Для оптимизации рабочего процесса рекомендуем использовать следующие этапы: измерить концентрации фрагментных библиотек на приборе Qubit с использованием набора реагентов HS. Для дальнейшего секвенирования рекомендуется использовать фрагментные библиотеки с концентрацией не менее 2 нМ/мкл.Fragment libraries can be qualitatively and quantitatively evaluated using standard methods recommended by sequencing platform manufacturer Illumina. To streamline your workflow, we recommend the following steps: Measure fragment library concentrations on the Qubit using the HS Reagent Kit. For further sequencing, it is recommended to use fragment libraries with a concentration of at least 2 nM/µl.
Перед секвенированием необходимо провести мультиплексирование библиотек в эквимолярных количествах (объединение библиотек для нескольких образцов). Не допускается объединение в один пул библиотек с одинаковыми индексами.Prior to sequencing, libraries should be multiplexed in equimolar amounts (library pooling for multiple samples). It is not allowed to pool libraries with the same indexes.
Приготовленные фрагментные библиотеки секвенируют методом параллельного широкомасштабного секвенирования на технологической платформе Illumina в режиме одноконцевого секвенирования с длинной прочтения не менее 350 и.о. Рекомендуемый прибор настольный секвенатор MiSeq (Illumina). Определение генотипов проводили с помощью адаптированной программы STRinNGS[8].The prepared fragment libraries are sequenced by the method of parallel large-scale sequencing on the Illumina technology platform in the single-ended sequencing mode with a long read of at least 350 b.i. The recommended instrument is the MiSeq benchtop sequencer (Illumina). Genotyping was performed using the adapted program STRinNGS[8].
Авторами были проанализированы 10 образцов ДНК индивидов и контрольная ДНК М2800 (Promega) в различных разведениях ДНК. В результате работы, у всех исследованных образцов были амплифицированные все выбранные локусы. Генотипы локусов STR-маркеров Y-хромосомы для контрольной ДНК М2800 (Promega), определенные с помощью адаптированной программы STRinNGS совпали.The authors analyzed 10 DNA samples from individuals and control DNA M2800 (Promega) in various DNA dilutions. As a result of the work, all the studied samples had amplified all the selected loci. The genotypes of the STR marker loci of the Y chromosome for the M2800 control DNA (Promega) determined using the adapted STRinNGS program coincided.
Список литературыBibliography
1. Roewer L.Y chromosome STR typing in crime casework // Forensic Sci. Med. Pathol. 2009. Vol. 5, №2. P. 77-84.1. Roewer L.Y chromosome STR typing in crime casework // Forensic Sci. Med. Pathol. 2009 Vol. 5, #2. P. 77-84.
2. Kayser M. Forensic use of Y-chromosome DNA: a general overview // Hum. Genet. Springer Berlin Heidelberg, 2017. Vol. 136, №5. P. 621-635.2. Kayser M. Forensic use of Y-chromosome DNA: a general overview // Hum. Genet. Springer Berlin Heidelberg, 2017. Vol. 136, no. 5. P. 621-635.
3. Hall A., Ballantyne J. The development of an 18-locus Y-STR system for forensic casework // Anal. Bioanal. Chem. 2003. Vol. 376, №8. P. 1234-1246.3. Hall A., Ballantyne J. The development of an 18-locus Y-STR system for forensic casework // Anal. bioanal. Chem. 2003 Vol. 376, no. 8. P. 1234-1246.
4. Purps J. et al. A global analysis of Y-chromosomal haplotype diversity for 23 STR loci // Forensic Sci. Int. Genet. 2014. Vol. 12. P. 12-23.4. Purps J. et al. A global analysis of Y-chromosomal haplotype diversity for 23 STR loci // Forensic Sci. Int. Genet. 2014. Vol. 12. P. 12-23.
5. Willuweit S., Roewer L. The new у chromosome haplotype reference database // Forensic Sci. Int. Genet. Elsevier Ireland Ltd, 2015. Vol. 15. P. 43-48.5. Willuweit S., Roewer L. The new chromosome haplotype reference database // Forensic Sci. Int. Genet. Elsevier Ireland Ltd, 2015. Vol. 15. P. 43-48.
6. http://www.yhrd.org.]6. http://www.yhrd.org.]
7. et al. Developmental validation of the MiSeq FGx Forensic Genomics System for Targeted Next Generation Sequencing in Forensic DNA Casework and Database Laboratories DNA typing Forensic DNA SWGDAM validation Next-Generation Sequencing (NGS) Massively parallel seq. 2017.7. et al. Developmental validation of the MiSeq FGx Forensic Genomics System for Targeted Next Generation Sequencing in Forensic DNA Casework and Database Laboratories DNA typing Forensic DNA SWGDAM validation Next-Generation Sequencing (NGS) Massively parallel seq. 2017.
8. Carina Jonck, Xiaoqin Qian, Halimureti Simayijiang, Claus STRinNGS v2.0: Improved tool for analysis and reporting of STR sequencing data, Forensic Science International: Genetics, Volume 48, 2020, 102331, ISSN 1872-4973, https://doi.org/10.1016/j.fsigen.2020.102331.8. Carina Jonck, Xiaoqin Qian, Halimureti Simayijiang, Claus STRinNGS v2.0: Improved tool for analysis and reporting of STR sequencing data, Forensic Science International: Genetics, Volume 48, 2020, 102331, ISSN 1872-4973, https://doi.org/10.1016/j.fsigen.2020.102331.
Перечень олигонуклеотидных последовательностей Oligonucleotide sequence listing
SEQ ID NO:1 SEQID NO:1
TAATACTTCGGGCCATGG TAATACTTCGGGCCATGG
SEQ ID NO:2 SEQ ID NO:2
GACTACTGAGTTTCTGTTATA GACTACTGAGTTTCTGTTATA
SEQ ID NO:3 SEQ ID NO:3
GCATGGGTGACAGAGCTAG GCATGGGTGACAGAGCTAG
SEQ ID NO:4 SEQ ID NO:4
CCAATTACATAGTCCTCCTTTC CCAATTACATAGTCCTCCTTTC
SEQ ID NO:5 SEQ ID NO:5
CCAACTCTCATCTGTATTATCT CCAACTCTCATCTGTATTATCT
SEQ ID NO:6 SEQ ID NO:6
TTATCCCTGAGTAGTAGAAGA TTATCCCTGAGTAGTAGAAGA
SEQ ID NO:7 SEQ ID NO:7
AGTGGGAGAAATGGATGACAG AGTGGGAGAAATGGATGACAG
SEQ ID NO:8 SEQ ID NO:8
TATATTTTACACATTTTTGGGCC TATTTTTACACATTTTTGGGCC
SEQ ID NO:9 SEQ ID NO:9
TTCATTCAATCATACACCCATA TTCATTCAATCATACACCCATA
SEQ ID NO:10 SEQ ID NO:10
GAGGGATAGGTAGGCAGGC GAGGGATAGGTAGGCAGGC
SEQ ID NO:11 SEQ ID NO:11
ACCTACCAATCCCATTCCTTA ACCTACCAATCCCATTCCTTA
SEQ ID NO:12 SEQ ID NO:12
AGAGGCAGTCATCGCAGTG AGAGGCAGTCATCGCAGTG
SEQ ID NO:13 SEQ ID NO:13
TGGTCTTCTACTTGTGTCAATACAG TGGTCTTCTACTTGTGTCAATACAG
SEQ ID NO:14 SEQ ID NO:14
AACTCAAGTCCAAAAAATGAGGT AACTCAAGTCCAAAAAATGAGGT
SEQ ID NO:15 SEQ ID NO:15
TGGGACTATGGGCGTGAG TGGGACTATGGGCGTGAG
SEQ ID NO:16 SEQ ID NO:16
AGACCCTGTCATTCACAGATG AGACCCTGTCATTCACAGATG
SEQ ID NO:17 SEQ ID NO:17
TGGGGAATAGTTGAACGGTAAA TGGGGAATAGTTGAACGGTAAA
SEQ ID NO: 18 SEQ ID NO: 18
GAGGTTGTGGTGAGTCGAG GAGGTTGTGGTGAGTCGAG
SEQ ID NO:19 SEQ ID NO:19
TCGAGTTGTTATGGTTTTAGGTC TCGAGTTGTTATGGTTTTAGGTC
SEQ ID NO:20 SEQ ID NO:20
GCTTGGAATTCTTTTACCCATCA GCTGGAATTCTTTACCCATCA
SEQ ID NO:21 SEQ ID NO:21
AGAAAGGGAGATAGAGACATGG AGAAAGGGAGATAGAGACATGG
SEQ ID NO:22 SEQ ID NO:22
CTTCCTTAACGTGAATTTCCTCA CTTCCTTAACGTGAATTTCCTCA
SEQ ID NO:23 SEQ ID NO:23
GGGACCTTGTGATAATGTAAGATA GGGACCTTGTGATAATGTAAGATA
SEQ ID NO:24 SEQ ID NO:24
CCATCAACTCAGCCCAAAACT CCATCAACTCAGCCCAAAACT
SEQ ID NO:25 SEQ ID NO:25
GAGCAACAGGAATGAAACTCC GAGCAACAGGAATGAAACTCC
SEQ ID NO:26 SEQ ID NO:26
GCCACCACGCCCACCCT GCCACCACGCCCACCCT
SEQ ID NO:27 SEQ ID NO:27
ACCAGCCCAAATATCCATCA ACCAGCCCAAATATCCATCA
SEQ ID NO:28 SEQ ID NO:28
TGGAATGCTCTCTTGGCTTC TGGAATGCTCTCTTGGCTTC
SEQ ID NO:29 SEQ ID NO:29
TATGCTGAGGAGAATTTCCAA TATGCTGAGGAGAATTTCCAA
SEQ ID NO:30 SEQ ID NO:30
TATTCATCCATCTAATCTATC.TATTCATCCATCTAATCTATC.
Claims (6)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021132848A RU2021132848A (en) | 2023-05-11 |
| RU2799797C2 true RU2799797C2 (en) | 2023-07-11 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ANNE C. JÄGER et al., Developmental Validation of the MiSeq FGx Forensic Genomics System for Targeted Next Generation Sequencing in Forensic DNA Casework and Database Laboratories, Forensic Science International: Genetics, Volume 28, May 2017, p. 52-70;https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1872497317300200?via%3Dihub. MIRIAM GOEDBLOED et al., Comprehensive mutation analysis of 17 Y-chromosomal short tandem repeat polymorphisms included in the AmpFlSTR® Yfiler® PCR amplification kit, Int J Legal Med (2009), стр.471-482;https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2766043/pdf/414_2009_Article_342.pdf/?tool=EBI. Д. В. РЕБРИКОВ и др., ПЦР в реальном времени, 6-е издание, БИНОМ, лаборатория знаний, Москва, 2015, стр. 85, 86. Основы полимеразной цепной реакции, методическое пособие, Москва, 2 января 2019, стр. 9, https://www.dna-technology.ru/sites/default/files/pcr_a5_083-4.pdf. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| McKiernan et al. | Molecular diagnostic applications in forensic science | |
| EP3354749A1 (en) | Method and kit for dna typing of hla gene | |
| EP4105341A1 (en) | A primer for next generation sequencer and a method for producing the same, a dna library obtained through the use of a primer for next generation sequencer and a method for producing the same, and a dna analyzing method using a dna library | |
| EP3581652A1 (en) | Pcr primer set for hla gene, and sequencing method using same | |
| CN110863056A (en) | Method, reagent and application for accurately typing human DNA | |
| CN109371146B (en) | SNP molecular marker, primer pair, detection kit and application of SNP molecular marker and primer pair for sheep multi-thoracic vertebra number character | |
| CN106520982A (en) | Compound typing system used for personal identification | |
| CN108913757B (en) | Primer group and detection kit for chromosome aneuploid number abnormality and application thereof | |
| CN101671736B (en) | Gene detection kit used for detecting cell chimerism or individual recognition | |
| CN112609006B (en) | Human leukocyte antigen one-step sequencing and typing method and application thereof | |
| RU2799797C2 (en) | Method of obtaining molecular str markers of the human y chromosome for identifying an unknown individual and determining biological relationship by multiplex amplification, and a kit of oligonucleotides for implementing the method | |
| CN113481198B (en) | Major histocompatibility complex single nucleotide polymorphism | |
| CN117925802B (en) | Primer composition for HLA-I and HPA multiplex PCR, application and genotyping method | |
| CN105886497A (en) | Allelic ladder of polymorphic short tandem repeat (STR) loci as well as preparation method, identification method and application thereof | |
| CN111172260A (en) | Method and kit for detecting mitochondrial genome in human urine or blood sample | |
| RU2800084C2 (en) | Method for obtaining molecular X-chromosome STR markers for identifying an unknown individual and determining biological relationship for working with samples of small amounts of DNA and a set of oligonucleotides for its implementation | |
| CN117363753A (en) | SNP molecular marker related to growth traits and related method and application thereof | |
| RU2800087C2 (en) | Method for obtaining molecular autosomal human STR markers for identifying an unknown individual, a set of oligonucleotides for its implementation, a method for identifying an unknown individual | |
| RU2818323C2 (en) | Method of producing full-length human mitochondrial dna sequence using set of oligonucleotides by multiplex amplification for working with degraded dna samples | |
| CN110527718A (en) | The detection method of the SNP site of SMA gene | |
| CN116640850A (en) | High-sensitivity qPCR detection method and kit for type 1 and type 2 mutation of CALR gene | |
| RU2800082C2 (en) | Method for obtaining molecular single nucleotide markers for determining the probable ethnogeographic origin of a person, a set of oligonucleotides for implementing the method | |
| RU2786246C2 (en) | Method for production of molecular markers for determination of probable human appearance by multiplex amplification for work with degraded dna samples | |
| RU2800083C2 (en) | Method for obtaining molecular single nucleotide markers for identifying an unknown individual by multiplex amplification for working with samples of degraded DNA, a kit for obtaining molecular markers | |
| CN113355405A (en) | TOMM20 mutant gene, primer, kit and method for detecting same and application thereof |