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WO1999001575A1 - Method for semiquantization of alleles - Google Patents

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Publication number
WO1999001575A1
WO1999001575A1 PCT/FR1998/001413 FR9801413W WO9901575A1 WO 1999001575 A1 WO1999001575 A1 WO 1999001575A1 FR 9801413 W FR9801413 W FR 9801413W WO 9901575 A1 WO9901575 A1 WO 9901575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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allele
dna
pcr
alleles
fragments
Prior art date
Application number
PCT/FR1998/001413
Other languages
French (fr)
Inventor
Marie-Christine Chartier-Harlin
Jean-Charles Lambert
Philippe Amouyel
Original Assignee
Institut Pasteur De Lille
Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Pasteur De Lille, Institut National De La Sante Et De La Recherche Medicale (Inserm) filed Critical Institut Pasteur De Lille
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/6851Quantitative amplification

Definitions

  • the subject of the present invention is a method of semi-quantifying alleles.
  • Hybridization by Northern Blot, by "dot and slot” hybridization, or the protection test by S1 are techniques which make it possible to estimate the total quantity of a particular species of mRNA in a preparation.
  • the authors of the present invention have developed a method for the relative quantification of a first allele, called alele 1, with respect to a second allele, called allele 2, comprising the steps consisting in: a) subjecting the DNA to a amplification by PCR in the presence of primers allowing the specific amplification of at least one polymorphic sequence of the alleles; b) subjecting the amplified DNA to the action of at least one restriction enzyme, allowing the differentiation of the alleles; c) separating the DNA fragments; d) evaluating the quantity of fragments obtained using a marker emitting a detectable signal; e) determine the initial percentage in the various alleles, by the following formula:
  • N 0 is the initial number of DNA molecules
  • A is the proportionality coefficient making it possible to correct the difference in size between the different restriction fragments and is equal to the ratio of the lengths of restriction fragments characteristic of each allele, and ⁇ 'is determined
  • V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S is the measured signal emitted by the marker;
  • ⁇ 7J ⁇ V + S m lake in which S is the measured signal emitted by the marker, V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S max is the maximum signal which can be measured; provided that the amplification coefficient Ei of the DNA containing allele 1 is identical to the amplification coefficient E 2 of DNA containing allele 2.
  • Said DNA amplified according to step a) can be a genomic DNA or a cDNA comprising the allelic sequences of interest, this cDNA can be obtained from mRNA by the usual RT-PCR technique.
  • the alleles are differentiated according to steps b) and c) described above, which demonstrate the restriction polymorphisms (RFLP).
  • the separation of the DNA fragments according to step c) can be carried out in particular by gel electrophoresis, preferably by electrophoresis on polyacrylamide gel.
  • PCR is an exponential process in which, at the end of each cycle, the quantity of amplified DNA is directly linked to the quantity of DNA molecules initially present, it is however not excluded that, in practice, the ratio between two similar amplified targets is not preserved at the end of the amplification process.
  • the quantity of PCR products increases exponentially according to the following equation:
  • N N 0 (1 + E) n
  • N is the number of PCR products
  • n is the number of amplification cycles
  • E is the amplification coefficient, which is representative of the efficiency of the PCR for each amplified population.
  • the percentage of allele 1 PCR products compared to all PCR products can be expressed by the following formula:
  • the final percentage in allele 1 is then equal to the initial percentage in allele 2.
  • the coefficients Ei and E 2 can be calculated, in practice, by kinetic experiments, using in particular dilutions of genomic DNA from homozygous individuals making it possible to obtain initial percentages of known alleles.
  • the PCR reaction is then stopped after a variable number of cycles, preferably from 25 and up to 35 cycles.
  • the PCR products are then subjected to digestion with restriction enzymes allowing the differentiation of the alleles and the fragments obtained are separated, preferably by gel electrophoresis.
  • a marker emitting a quantifiable signal makes it possible to detect the fragments.
  • the initial percentage of allele 1 can then be expressed by the following formula:
  • N ⁇ allèl ⁇ 1 + ' S * 0allblock 2 allows the verification of the above equality, which validates the kinetic conditions.
  • the value of the coefficient ⁇ can be expressed as a function of the volume V, as being the derivative of the function f such that
  • the relationship between the dilution of the PCR sample and the measured signal is studied.
  • the measured signal values make it possible to obtain a curve representative of the function f as defined above.
  • This method makes it possible to estimate the constant K 'and the value Smax and thus to calculate the coefficients ⁇ ' a n è
  • the values of the measured signal make it possible to obtain a curve representative of the function g, which follows from the function f as follows: SV
  • This method gives directly the value of the coefficients ⁇ ' a ii è i e 1 and ⁇ ' a ⁇ i è i e2 and makes it possible to evaluate by linear regression the validity of the equation describing the phenomenon of saturation.
  • the method according to the invention is particularly suitable for normalizing the phenomenon of saturation.
  • the marker used can in particular be a DNA coloring agent such as a DNA intercalating agent, or a DNA complexing agent, a fluorescent agent, a radioactive agent or a luminescent agent, in particular a agent chemiluminescent, which can be detected on autoradiographic films.
  • the preferred marker is silver nitrate or ethidium bromide.
  • FIG. 1A represents a digital gel of the digested PCR products corresponding to the alleles ⁇ 3 and ⁇ 4 of the APOE gene after staining with silver. This example corresponds to the initial ratio in ⁇ 4 allele of 27.3%.
  • FIG. 1B represents the quantification by densitometry of the quantity of restriction fragments.
  • a linearity zone 25-30 amplification cycles
  • the values corresponding to the 72 bp fragment base pairs
  • Figure 1C shows a linear domain between the optical density corresponding to the 72 bp and 91 bp fragments, which was established by including PCR amplification.
  • the ratio calculated in ⁇ 4 allele was 27.6%.
  • FIG. 2 represents an example of a semi-quantification experiment and of the different mathematical treatments developed to interpret the experimental measurements. This example corresponds to an initial ratio in ⁇ 4 allele of 20%.
  • FIG. 2A represents a digitized gel of digested PCR products corresponding to the alleles ⁇ 3 and ⁇ 4 after staining with silver.
  • FIG. 2B represents the relationship between the intensity of the colorings of two restriction fragments (72 bp O, 91 bp O) and the volume of the PCR products applied to the gel.
  • the curve was performed using the method of least squares for the optical density values corresponding to the 72 bp (O) and 91 bp (O) fragments.
  • K ' 1.781 ⁇ l.
  • Figure 2C represents the relationship between the inverse of the coloring intensity of the two restriction fragments (72 bp O, 91 bp O) and the inverse of the volume of PCR products.
  • the linear regressions were performed for an optical density value corresponding to the fragments of 72 bp and 91 bp.
  • the final percentage in ⁇ 4 allele calculated from this data was 20.53%.
  • the apolipoprotein E gene is involved in the development of Alzheimer's disease.
  • the variability of the locus changes the risk of developing the disease. But, although there is evidence that the specific effects of isoforms can influence the development of the disease, the fact that these effects are not seen on all carriers of a specific isoform prompted the authors of the present invention to seek additional variabilities for this locus.
  • differences in the level of expression of the different alleles could explain the differences observed between individuals sharing the same genotype on this locus. It was therefore necessary to quantify the level of expression of the alleles by RT-PCR followed by an RFLP analysis, this technique being the only way to prove the specific differences between the alleles.
  • EXAMPLE 1 Verification of the conditions of the semi-quantitative method: kinetics
  • PCR conditions for the validation of the semi-quantitative method Dilutions of genomic DNA from individuals homozygous ⁇ 3 and ⁇ 4 were used to obtain a known initial percentage of ⁇ 4 allele (ranging from 10 to 70%).
  • the PCR sample contained 20 ng of genomic DNA.
  • the genomic DNA was amplified by PCR in a DNA thermocycler (Equibio Thermojet Eurogentec) with the primer F4 5'- ACAGAATTCGCCCCGGCCTGGTA-3 'and the primer F6
  • the ⁇ 3, ⁇ 2 and ⁇ 4 alleles can be characterized by restriction fragments of 91 bp, 83 bp and 72 bp respectively.
  • the initial percentage of ⁇ 2 allele in the ⁇ 2 / ⁇ 3 population can be calculated as
  • PCR conditions The genomic DNA (20 ng to 100 ng) was amplified by PCR according to the conditions described in example 1.
  • the PCR reaction was performed up to 30 cycles.
  • the digested PCR samples were deposited on the gel at a rate of 4 ⁇ l to 0.1 ⁇ l.
  • method 1 corresponds to the adjustment of curves by the use of the method of least squares (FIG. 2B), this method allows the estimation of the constant K 'and the maximum optical density DO max and thus makes it possible to calculate the coefficients ⁇ '.
  • method 2 consists in processing the measured data according to the
  • Method 1 mainly emphasizes the importance of the points corresponding to a high quantity of PCR products, while method 2 emphasizes more particularly the low dilutions.
  • Method 2 emphasizes more particularly the low dilutions.
  • the final ratio calculated corresponds to the initial ratio in allele ⁇ 4 whatever the percentage studied (table 2).
  • method 2 gave better approximations than method 1.
  • the narrowness of the bands allows more efficient quantification for low dilutions than for large quantities of PCR products. Consequently, it seems that method 2 is more suited to the treatment of these results.
  • different concentrations of genomic DNA (20 ng, 50 ng and 100 ng) were used to verify that the conditions of application of the semi-quantitative method were verified for different concentrations of genomic DNA. The quality of the quantification method was not changed by the initial concentration of genomic DNA (Table 2).
  • (a) method 1 corresponds to the adjustment of the curve using the method of least squares and makes it possible to calculate the values K 'and DO max

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Abstract

The invention concerns a method for the relative quantization of a first allele, called allele 1, with respect to a second allele, called allele 2, comprising in particular the following steps: a) amplifying the DNA by PCR; b) digesting the amplified DNA by at least one restriction enzyme, for differentiating the alleles; c) separating the DNA fragments; d) evaluating the amount of resulting fragments by means of a marker emitting a signal capable of detection; e) determining the initial percentage in the different alleles, using formula (I).

Description

Méthode de semi-quantification d' allèles Method for semi-quantification of alleles
La présente invention a pour objet une méthode de semi- quantification d'allèles.The subject of the present invention is a method of semi-quantifying alleles.
Plusieurs méthodes de quantification d'ARNm existent.Several methods for quantifying mRNA exist.
L'hybridation par Northern Blot, par hybridation "dot et slot", ou l'essai de protection par la S1 sont des techniques qui permettent d'estimer la quantité totale d'une espèce particulière d'ARNm dans une préparation.Hybridization by Northern Blot, by "dot and slot" hybridization, or the protection test by S1 are techniques which make it possible to estimate the total quantity of a particular species of mRNA in a preparation.
Cependant, des techniques nécessitent de grandes quantités d'ARNm, pour être valables, ce qui représente un inconvénient majeur. En particulier, cet inconvénient devient critique lorsque la préparation d'ARNm provient d'un tissu prélevé par autopsie, l'intégrité de l'échantillon étant compromise. De plus, ces méthodes ne fournissent aucune information quant au niveau d'expression des différents allèles d'un locus.However, techniques require large amounts of mRNA to be valid, which is a major drawback. In particular, this drawback becomes critical when the mRNA preparation comes from tissue removed by autopsy, the integrity of the sample being compromised. In addition, these methods do not provide any information as to the level of expression of the various alleles of a locus.
D'autres méthodes tirent profit de la sensibilité de la RT-PCR pour augmenter la concentration en ARNm spécifique et sont largement utilisées pour mesurer la quantité d'ARNm dans une préparation.Other methods take advantage of the sensitivity of RT-PCR to increase the concentration of specific mRNA and are widely used to measure the amount of mRNA in a preparation.
Ainsi, des techniques ont été élaborées à partir de la RT-PCR pour étudier la différence de niveau d'expression des allèles d'un gène spécifique, en utilisant la combinaison de l'amplification par PCR spécifique de l'allèle et la quantification par PCR (Horiskoshi et al, 1994, Leuk. Res., 18, 693-702) ou encore en utilisant l'électrophorèse sur un séquenceur automatique d'ADN avec des amorces marquées fluorescentes (Jensen et al., 1996, Hum. Mut., 8, 126-133).Thus, techniques have been developed from RT-PCR to study the difference in expression level of the alleles of a specific gene, using the combination of allele-specific PCR amplification and quantification by PCR (Horiskoshi et al, 1994, Leuk. Res., 18, 693-702) or even using electrophoresis on an automatic DNA sequencer with fluorescent labeled primers (Jensen et al., 1996, Hum. Mut. , 8, 126-133).
Cependant, ces méthodes peuvent être difficiles à mettre en œuvre et nécessitent des équipements importants.However, these methods can be difficult to implement and require significant equipment.
Les auteurs de la présente invention ont mis au point une méthode de quantification relative d'un premier allele, appelé alièle 1 , par rapport à un second allele, appelé allele 2, comprenant les étapes consistant à: a) soumettre l'ADN à une amplification par PCR en présence d'amorces permettant l'amplification spécifique d'au moins une séquence polymorphe des allèles ; b) soumettre l'ADN amplifié à l'action d'au moins une enzyme de restriction, permettant la différenciation des allèles ; c) séparer les fragments d'ADN ; d) évaluer la quantité de fragments obtenus au moyen d'un marqueur émettant un signal détectable ; e) déterminer le pourcentage initial en les différents allèles, par la formule suivante :The authors of the present invention have developed a method for the relative quantification of a first allele, called alele 1, with respect to a second allele, called allele 2, comprising the steps consisting in: a) subjecting the DNA to a amplification by PCR in the presence of primers allowing the specific amplification of at least one polymorphic sequence of the alleles; b) subjecting the amplified DNA to the action of at least one restriction enzyme, allowing the differentiation of the alleles; c) separating the DNA fragments; d) evaluating the quantity of fragments obtained using a marker emitting a detectable signal; e) determine the initial percentage in the various alleles, by the following formula:
N o allele 1 Aα' allèle 1No. allele 1 Aα 'allele 1
N0 allèle 1 + N0 allèle 2 Aα' allèle 1 + Ct'allèle 2N 0 allele 1 + N 0 allele 2 Aα 'allele 1 + Ct'allele 2
dans laquelle N0 est le nombre initial de molécules d'ADN, A est le coefficient de proportionnalité permettant de corriger la différence de taille entre les différents fragments de restriction et est égal au rapport des longueurs de fragments de restriction caractéristiques de chaque allèle, et α' est déterminéin which N 0 is the initial number of DNA molecules, A is the proportionality coefficient making it possible to correct the difference in size between the different restriction fragments and is equal to the ratio of the lengths of restriction fragments characteristic of each allele, and α 'is determined
soit par la formule suivanteeither by the following formula
. S„ α = 'max. S „α = 'max
K' dans laquelle Smax est le signal maximum qui peut être mesuré, et K' est une constante,K 'in which S max is the maximum signal that can be measured, and K' is a constant,
Smax et K' étant déterminés par la fonction f suivante :S max and K 'being determined by the following function f:
S = f(V) = 7-^!!≥ τ. V (K'+V)S = f (V) = 7 - ^ !! ≥ τ . V (K '+ V)
dans laquelle V est le volume de l'échantillon obtenu par PCR soumis à l'étape c) et S est le signal mesuré émis par le marqueur;in which V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S is the measured signal emitted by the marker;
• soit par la fonction g suivante :• either by the following function g:
1 1 11 1 1
^7J =^V + Sm„ dans laquelle S est le signal mesuré émis par le marqueur, V est le volume de l'échantillon obtenu par PCR soumis à l'étape c) et Smax est le signal maximum qui peut être mesuré ; sous réserve que le coefficient d'amplification Ei de l'ADN contenant l'allèle 1 soit identique au coefficient d'amplification E2 de l'ADN contenant l'allèle 2.^ 7J = ^ V + S m „ in which S is the measured signal emitted by the marker, V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S max is the maximum signal which can be measured; provided that the amplification coefficient Ei of the DNA containing allele 1 is identical to the amplification coefficient E 2 of DNA containing allele 2.
Cette nouvelle méthode de semi-quantification d'allèles est valable indépendamment de l'efficacité de la PCR, des variations courantes de signal d'une expérience à l'autre, et prend en considération l'éventuel phénomène de saturation du signal.This new method of semi-quantification of alleles is valid regardless of the efficiency of the PCR, the current signal variations from one experiment to another, and takes into account the possible phenomenon of signal saturation.
Elle est en outre particulièrement simple. Il suffit, en effet, soit de reporter la valeur S du signal émis en fonction du volume V de l'échantillon, la courbe représentative de la fonction f telle que S = f(V) pouvant être tracée en utilisant la méthode des moindres carrés, et de déterminer Smaχ et K' à partir de cette courbe ; soit de reporter la valeur 1/S en fonction de l'inverse du volume de l'échantillon, à savoir 1/V, la courbe représentative de la fonction g telle que — = gl — I pouvant être tracée par régression linéaire, la pente de la droite obtenue étant égale à l'inverse de α'.It is also particularly simple. It suffices, in fact, either to transfer the value S of the signal emitted as a function of the volume V of the sample, the curve representative of the function f such that S = f (V) can be plotted using the method of least squares , and to determine S ma χ and K 'from this curve; either to carry the value 1 / S as a function of the inverse of the sample volume, namely 1 / V, the curve representative of the function g such that - = gl - I can be plotted by linear regression, the slope of the straight line obtained being equal to the inverse of α '.
Ledit ADN amplifié selon l'étape a) peut être un ADN génomique ou un ADNc comprenant les séquences alleliques d'intérêt, cet ADNc pouvant être obtenu à partir d'ARNm par la technique usuelle de RT-PCR. Les allèles sont différenciés selon les étapes b) et c) décrites ci-dessus, qui mettent en évidence les polymorphismes de restriction (RFLP).Said DNA amplified according to step a) can be a genomic DNA or a cDNA comprising the allelic sequences of interest, this cDNA can be obtained from mRNA by the usual RT-PCR technique. The alleles are differentiated according to steps b) and c) described above, which demonstrate the restriction polymorphisms (RFLP).
La séparation des fragments d'ADN selon l'étape c) peut être réalisée notamment par électrophorèse sur gel, préférentiel lement par électrophorèse sur gel de polyacrylamide.The separation of the DNA fragments according to step c) can be carried out in particular by gel electrophoresis, preferably by electrophoresis on polyacrylamide gel.
La méthode conformément à l'invention telle que écrite précédemment n'est applicable que si la condition E^E est vérifiée.The method according to the invention as previously written is only applicable if the condition E ^ E is satisfied.
En effet, si, théoriquement, la PCR est un processus exponentiel dans lequel, à la fin de chaque cycle, la quantité d'ADN amplifié est directement liée à la quantité de molécules d'ADN initialement présentes, il n'est cependant pas exclu que, dans la pratique, le rapport entre deux cibles similaires amplifiées ne soit pas conservé à la fin du processus d'amplification. La quantité de produits PCR augmente de manière exponentielle selon l'équation suivante :Indeed, if, theoretically, PCR is an exponential process in which, at the end of each cycle, the quantity of amplified DNA is directly linked to the quantity of DNA molecules initially present, it is however not excluded that, in practice, the ratio between two similar amplified targets is not preserved at the end of the amplification process. The quantity of PCR products increases exponentially according to the following equation:
N = N0(1 + E)n N = N 0 (1 + E) n
dans laquelle N est le nombre de produits de PCR,where N is the number of PCR products,
No est le nombre initial de molécules d'ADN, n est le nombre de cycles d'amplification ; etNo is the initial number of DNA molecules, n is the number of amplification cycles; and
E est le coefficient d'amplification, qui est représentatif de l'efficacité de la PCR pour chaque population amplifiée.E is the amplification coefficient, which is representative of the efficiency of the PCR for each amplified population.
No, le nombre initial de molécules d'ADN, est donc estimé à partir de N, nombre de produits PCR, cette relation dépendant du coefficient E.No, the initial number of DNA molecules, is therefore estimated from N, the number of PCR products, this relationship depending on the coefficient E.
Pour comparer les valeurs N0 de deux matrices différentes, à savoir l'ADN, qu'il soit ADN genomique ou ADN complémentaire, correspondant à un allèle 1 et à un allèle 2, à partir des valeurs N, il est donc nécessaire d'évaluer en premier lieu la variation du coefficient E pour une matrice (allèle 1 ) par rapport à l'autre (allèle 2).To compare the N 0 values of two different matrices, namely DNA, whether genomic DNA or complementary DNA, corresponding to an allele 1 and to an allele 2, from the N values, it is therefore necessary to first evaluate the variation of the coefficient E for one matrix (allele 1) compared to the other (allele 2).
Le pourcentage des produits PCR de l'allèle 1 comparés à tous les produits PCR peut s'exprimer par la formule suivante :The percentage of allele 1 PCR products compared to all PCR products can be expressed by the following formula:
N0allèlel (1 + Eallèlel)n ^allèle-! OallόleU ' + ^allèlell + ^0allèle2 V ' + ^allèle∑ Naiièle1 + allèle2 N 0allèlel (1 + Eallèlel) n ^ allèle-! OallόleU ' + ^ allèlell + ^ 0allèle 2 V' + ^ allèle∑ N a iièle1 + allèle 2
soit, si Ei≈E either, if Ei≈E
oallèlel ^allèlel oallèlβl + θallèle2 allèlel + ^allόle2oallèlel ^ allèlel oallèlβl + θallèle2 allèlel + ^ allόle2
Le pourcentage final en allèle 1 est alors égal au pourcentage initial en allèle 2.The final percentage in allele 1 is then equal to the initial percentage in allele 2.
Les coefficients Ei et E2 peuvent être calculés, dans la pratique, par des expériences de cinétique, utilisant notamment des dilutions d'ADN genomique d'individus homozygotes permettant d'obtenir des pourcentages initiaux en allèles connus. La réaction de PCR est alors stoppée au bout d'un nombre variable de cycles, de préférence à partir de 25 et jusqu'à 35 cycles. Les produits de PCR sont ensuite soumis à une digestion par des enzymes de restriction permettant la différenciation des allèles et les fragments obtenus sont séparés, de préférence par électrophorèse sur gel. Un marqueur émettant un signal quantifiable permet de détecter les fragments.The coefficients Ei and E 2 can be calculated, in practice, by kinetic experiments, using in particular dilutions of genomic DNA from homozygous individuals making it possible to obtain initial percentages of known alleles. The PCR reaction is then stopped after a variable number of cycles, preferably from 25 and up to 35 cycles. The PCR products are then subjected to digestion with restriction enzymes allowing the differentiation of the alleles and the fragments obtained are separated, preferably by gel electrophoresis. A marker emitting a quantifiable signal makes it possible to detect the fragments.
En première approximation, le signal S émis par le marqueur est directement proportionnel au nombre N de molécules amplifiées, selon la relation S=αN, où α est le coefficient de proportionnalité. Sachant que N et n sont liés par la relation : log N = niog (1 + E) + N0 alors il suffit de reporter, pour chaque allèle, le logarithme de la valeur du signal S émis par le marqueur en fonction du nombre de cycles de PCR, la courbe correspondante pouvant être obtenue par régression linéaire.As a first approximation, the signal S emitted by the marker is directly proportional to the number N of amplified molecules, according to the relation S = αN, where α is the coefficient of proportionality. Knowing that N and n are linked by the relation: log N = niog (1 + E) + N 0 then it suffices to report, for each allele, the logarithm of the value of the signal S emitted by the marker as a function of the number of PCR cycles, the corresponding curve can be obtained by linear regression.
Ceci permet la détermination et la comparaison des coefficients d'amplification E des deux allèles.This allows the determination and comparison of the amplification coefficients E of the two alleles.
La validité de cette détermination est confirmée en représentant les valeurs Saιièiei en fonction de Saιièiβ2-The validity of this determination is confirmed by representing the values S a ιièiei as a function of S a ιièiβ2-
La pente de la droite obtenue par régression linéaire est appelée p et est telle que Saiièiβ 2 = pSaiiôiβ 1- En reprenant la formuleThe slope of the line obtained by linear regression is called p and is such that Saiièiβ 2 = pSaiiôiβ 1- Using the formula
θallèlβ-1 allèlel θallèle-1 +
Figure imgf000007_0002
N, allèlel +
Figure imgf000007_0001
θallèlβ-1 allèlel θallèle-1 +
Figure imgf000007_0002
N, allelel +
Figure imgf000007_0001
avec S = αNwith S = αN
on obtientwe obtain
^allèle-l θallèle-1 α1 θallèle1 + N0a||èle2 ^ allèlel £>alléle2 α1 α2 ^ allèle-l θallèle-1 α 1 θallèle1 + N 0a || èle2 ^ allèlel £> a lléle2 α 1 α 2
Le signal dépend en outre de la longueur des fragments d'ADN marqué, ce qui s'exprime selon la relation : αanèιθ 2 = Aαanè|θι, A étant le coefficient de proportionnalité permettant de corriger la différence de taille entre les fragments de restriction et est égal au rapport entre les longueurs des fragments.The signal also depends on the length of the labeled DNA fragments, which is expressed according to the relationship: α a n è ι θ 2 = Aα a n è | θ ι, A being the proportionality coefficient to correct the difference in size between the restriction fragments and is equal to the ratio between the lengths of the fragments.
Le pourcentage initial en allèle 1 peut alors être exprimé par la formule suivante :The initial percentage of allele 1 can then be expressed by the following formula:
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
soitis
N OallèleiN Oallèlei
N0allèle1 +N0allè|β2 A + pN 0allele1 + N 0allè | β2 A + p
N Le rapport 0a"èlθ1 étant connu, la détermination de pN The ratio 0a " èlθ1 being known, the determination of p
Nθallèlβ1 + 'S* 0allèle2 permet la vérification de l'égalité ci-dessus, ce qui valide les conditions de cinétique.Nθallèl β 1 + ' S * 0allèle 2 allows the verification of the above equality, which validates the kinetic conditions.
L'égalité entre les coefficients d'amplification Ei et E2 étant vérifiée, la méthode de l'invention telle que décrite précédemment peut s'appliquer.The equality between the amplification coefficients Ei and E 2 being verified, the method of the invention as described above can be applied.
Cette méthode a été mise au point afin de rendre compte de la variation observée du coefficient α, due notamment à un phénomène de saturation du signal. Elle s'applique donc à tout traitement d'un signal émis par un marqueur, que celui-ci soit soumis ou non à un phénomène de saturation. Conformément à l'invention, le phénomène de saturation est décrit par analogie avec l'interaction ligand-récepteur ou enzyme-substrat et peut être exprimé comme équivalent de l'équation de Michaelis-Menten, selon les formules suivantes :This method was developed to account for the observed variation in the coefficient α, due in particular to a phenomenon of signal saturation. It therefore applies to any processing of a signal emitted by a marker, whether or not the latter is subject to a saturation phenomenon. In accordance with the invention, the saturation phenomenon is described by analogy with the ligand-receptor or enzyme-substrate interaction and can be expressed as equivalent to the Michaelis-Menten equation, according to the following formulas:
S ^ ^N ou S = S^VS ^ ^ N or S = S ^ V
K + N ° K'+V dans lesquelles Smax est le signal maximum émis par le marqueur qui peut être mesuré, V est le volume de l'échantillon obtenu par PCR soumis à la séparation des fragments,K + N ° K '+ V in which S max is the maximum signal emitted by the marker which can be measured, V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to the separation of the fragments,
K et K' sont des constantes, avec K'= — , où C est laK and K 'are constants, with K' = -, where C is the
concentration finale en chaque produit de PCR correspondant aux allèles.final concentration in each PCR product corresponding to the alleles.
La valeur du coefficient α peut être exprimée en fonction du volume V, comme étant la dérivée de la fonction f telle queThe value of the coefficient α can be expressed as a function of the volume V, as being the derivative of the function f such that
s = f(v) = |^ s = f ( v ) = | ^
soitis
SmavK' α'= f'(V) = 'max'S mav K 'α' = f '(V) =' max '
(K'+V)2 (K '+ V) 2
avec α'= Cα.with α '= Cα.
Lorsque les valeurs de V tendent vers zéroWhen the values of V tend towards zero
α'= |jmf(V) = %≈- v→O K α ' = | j m f (V) =% ≈- v → OK
Conformément à l'invention, on étudie la relation entre la dilution de l'échantillon de PCR et le signal mesuré. Les valeurs du signal mesurées permettent d'obtenir une courbe représentative de la fonction f telle que définie précédemment. Cette méthode permet d'estimer la constante K' et la valeur Smax et ainsi de calculer les coefficients α'anè|θ 1 et α'aιièie 2. Selon un autre mode préféré de réalisation de l'invention, les valeurs du signal mesurées permettent d'obtenir une courbe représentative de la fonction g, qui découle de la fonction f comme suit : S VAccording to the invention, the relationship between the dilution of the PCR sample and the measured signal is studied. The measured signal values make it possible to obtain a curve representative of the function f as defined above. This method makes it possible to estimate the constant K 'and the value Smax and thus to calculate the coefficients α' a n è | θ 1 and α ' a ιi è ie 2 . According to another preferred embodiment of the invention, the values of the measured signal make it possible to obtain a curve representative of the function g, which follows from the function f as follows: SV
S ≈ ^7- = f( )S ≈ ^ 7- = f ()
5 d'où, comme α' = -rϋr~ K5 hence, as α '= -rϋr ~ K
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
Cette méthode donne directement la valeur des coefficients α'aiièie 1 et α'aιièie2 et permet d'évaluer par régression linéaire la validité de l'équation décrivant le phénomène de saturation.This method gives directly the value of the coefficients α ' a ii è i e 1 and α' a ιi è i e2 and makes it possible to evaluate by linear regression the validity of the equation describing the phenomenon of saturation.
La méthode de semi-quantification d'allèles selon l'invention présente plusieurs avantages :The allele semi-quantification method according to the invention has several advantages:
Elle permet notamment de tenir compte du phénomène de saturation. L'introduction des constantes K et K' permet en outre de normaliser le signal, quelles que soient les variations inéluctables d'un gel à l'autre dues à la technique utilisée.It makes it possible in particular to take account of the saturation phenomenon. The introduction of the constants K and K ′ furthermore makes it possible to normalize the signal, whatever the inevitable variations from one gel to another due to the technique used.
Enfin, comme la méthode vise l'évaluation d'un rapport d'ADN pour chaque allèle, l'efficacité de la PCR n'a aucune incidence sur les résultats finaux.Finally, as the method aims at evaluating a DNA ratio for each allele, the effectiveness of the PCR has no impact on the final results.
Cette méthode peut être appliquée aux produits de RT-PCR. Une bande spécifique d'un allèle pouvant être utilisée comme contrôle interne comparé à un autre allèle, cette application supprime la difficulté technique majeure de la RT-PCR d'avoir des données comparatives. En outre, cette méthode nécessite de faibles quantités de matériel biologique, ce qui est un avantage important lorsqu'on analyse des ARNm. La méthode conformément à l'invention est particulièrement adaptée pour normaliser le phénomène de saturation. Le marqueur utilisé peut être notamment un agent de coloration de l'ADN tel qu'un agent intercalant de l'ADN, ou un agent de complexation avec l'ADN, un agent fluorescent, un agent radioactif ou un agent luminescent, en particulier un agent chimioluminescent, pouvant être détectés sur films autoradiographiques. Le marqueur utilisé de préférence est le nitrate d'argent ou le bromure d'éthidium.This method can be applied to RT-PCR products. A specific band of an allele can be used as internal control compared to another allele, this application eliminates the major technical difficulty of RT-PCR to have comparative data. In addition, this method requires small amounts of biological material, which is an important advantage when analyzing mRNAs. The method according to the invention is particularly suitable for normalizing the phenomenon of saturation. The marker used can in particular be a DNA coloring agent such as a DNA intercalating agent, or a DNA complexing agent, a fluorescent agent, a radioactive agent or a luminescent agent, in particular a agent chemiluminescent, which can be detected on autoradiographic films. The preferred marker is silver nitrate or ethidium bromide.
Les exemples et figures suivants illustrent l'invention sans la limiter.The following examples and figures illustrate the invention without limiting it.
LEGENDE DES FIGURESLEGEND OF FIGURES
La figure 1 représente un exemple d'expérience cinétique. La figure 1A représente un gel digitalisé des produits de PCR digérés correspondant aux allèles ε3 et ε4 du gène APOE après coloration par l'argent. Cet exemple correspond au rapport initial en allèle ε4 de 27,3 %.Figure 1 shows an example of kinetic experiment. FIG. 1A represents a digital gel of the digested PCR products corresponding to the alleles ε3 and ε4 of the APOE gene after staining with silver. This example corresponds to the initial ratio in ε4 allele of 27.3%.
La figure 1 B représente la quantification par densitométrie de la quantité de fragments de restriction. Une zone de linéarité (25-30 cycles d'amplification) a été établie entre le logarithme de l'intensité de coloration de deux fragments de restriction (72 pb, 91 pb) et le nombre de cycles de PCR. Les valeurs correspondant au fragment de 72 pb (paires de base) ont été obtenues par multiplication de l'intensité correspondant au fragment de 72 pb mesuré sur le gel multiplié par le coefficient A égal à 91/72. La figure 1 C représente un domaine linéaire entre la densité optique correspondant aux fragments de 72 pb et 91 pb, qui a été établi en incluant l'amplification par PCR. Le rapport calculé en allèle ε4 était de 27,6 %. La figure 2 représente un exemple d'expérience de semi- quantification et des traitements mathématiques différents développés pour interpréter les mesures expérimentales. Cet exemple correspond à un rapport initial en allèle ε4 de 20 %.FIG. 1B represents the quantification by densitometry of the quantity of restriction fragments. A linearity zone (25-30 amplification cycles) was established between the logarithm of the staining intensity of two restriction fragments (72 bp, 91 bp) and the number of PCR cycles. The values corresponding to the 72 bp fragment (base pairs) were obtained by multiplying the intensity corresponding to the 72 bp fragment measured on the gel multiplied by the coefficient A equal to 91/72. Figure 1C shows a linear domain between the optical density corresponding to the 72 bp and 91 bp fragments, which was established by including PCR amplification. The ratio calculated in ε4 allele was 27.6%. FIG. 2 represents an example of a semi-quantification experiment and of the different mathematical treatments developed to interpret the experimental measurements. This example corresponds to an initial ratio in ε4 allele of 20%.
La figure 2A représenté un gel digitalisé de produits de PCR digéré correspondant aux allèles ε3 etε4 après coloration par l'argent.FIG. 2A represents a digitized gel of digested PCR products corresponding to the alleles ε3 andε4 after staining with silver.
La figure 2B représente la relation entre l'intensité des colorations de deux fragments de restriction (72 pb O, 91 pb O) et le volume des produits de PCR appliqués sur le gel. La courbe a été réalisée en utilisant la méthode des moindres carrés pour les valeurs de densité optique correspondant aux fragments de 72 pb (O) et 91 pb (O). Pour le fragment de 72 pb (allèle ε4), Smax = 2,881 et K" = 6,448 μl. Pour le fragment de 91 pb (allèle ε3), les valeurs calculées sont Smax = 4,327 et K'= 1 ,781 μl. Le pourcentage final en allèle ε4 calculé à partir de ces données est de 18,87 %. La figure 2C représente la relation entre l'inverse de l'intensité de coloration des deux fragments de restriction (72 pb O, 91 pb O) et l'inverse du volume des produits de PCR. Les régressions linéaires ont été réalisées pour une valeur de densité optique correspondant aux fragments de 72 pb et 91 pb. L'équation obtenue pour l'allèle ε4 (valeur de densité optique correspondant au fragment de 72 pb) était y= 1 ,702x + 0,615 (^=0,995) et y= 0,348x + 0,281 (^=0,999) pour l'allèle ε3 (valeur correspondant au fragment de 71 pb). Le pourcentage final en allèle ε4 calculé à partir de ces données était de 20,53 %.FIG. 2B represents the relationship between the intensity of the colorings of two restriction fragments (72 bp O, 91 bp O) and the volume of the PCR products applied to the gel. The curve was performed using the method of least squares for the optical density values corresponding to the 72 bp (O) and 91 bp (O) fragments. For the 72 bp fragment (allele ε4), S max = 2.881 and K "= 6.448 μl. For the fragment of 91 bp (allele ε3), the calculated values are S max = 4.327 and K '= 1.781 μl. The final percentage of ε4 allele calculated from these data is 18.87%, Figure 2C represents the relationship between the inverse of the coloring intensity of the two restriction fragments (72 bp O, 91 bp O) and the inverse of the volume of PCR products. The linear regressions were performed for an optical density value corresponding to the fragments of 72 bp and 91 bp. The equation obtained for the ε4 allele (optical density value corresponding to the fragment of 72 bp) was y = 1.702x + 0.615 (^ = 0.995) and y = 0.348x + 0.281 (^ = 0.999) for the ε3 allele (value corresponding to the 71 bp fragment). The final percentage in ε4 allele calculated from this data was 20.53%.
EXEMPLESEXAMPLES
Semi-quantification des produits de PCR correspondant aux allèles APOE par coloration à l'argent.Semi-quantification of the PCR products corresponding to the APOE alleles by silver staining.
Le gène de l'apolipoprotéine E est impliqué dans le développement de la maladie d'Alzheimer. La variabilité du locus modifie le risque de développer la maladie. Mais, bien qu'il soit prouvé que les effets spécifiques des isoformes pouvaient influencer le développement de la maladie, le fait que ces effets ne soient pas vus sur tous les porteurs d'un isoforme déterminé a incité les auteurs de la présente invention à rechercher les variabilités supplémentaires concernant ce locus. Dans le cadre de cette étude, il a été suggéré que des différences dans le niveau d'expression des différents allèles pouvaient expliquer les différences observées entre les individus partageant le même génotype sur ce locus. Il a donc été nécessaire de quantifier le niveau d'expression des allèles par RT-PCR suivi par une analyse RFLP, cette technique étant le seul moyen de prouver les différences spécifiques entre les allèles. EXEMPLE 1 : Vérification des conditions de la méthode semi- quantitative : cinétiqueThe apolipoprotein E gene is involved in the development of Alzheimer's disease. The variability of the locus changes the risk of developing the disease. But, although there is evidence that the specific effects of isoforms can influence the development of the disease, the fact that these effects are not seen on all carriers of a specific isoform prompted the authors of the present invention to seek additional variabilities for this locus. In the context of this study, it was suggested that differences in the level of expression of the different alleles could explain the differences observed between individuals sharing the same genotype on this locus. It was therefore necessary to quantify the level of expression of the alleles by RT-PCR followed by an RFLP analysis, this technique being the only way to prove the specific differences between the alleles. EXAMPLE 1: Verification of the conditions of the semi-quantitative method: kinetics
a) Conditions de PCR pour la validation de la méthode semi- quantitative Des dilutions d'ADN genomique à partir d'individus homozygotes ε3 et ε4 ont été utilisées pour obtenir un pourcentage initial connu en allèle ε4 (allant de 10 à 70 %). L'échantillon de PCR contenait 20 ng d'ADN genomique. L'ADN genomique a été amplifié par PCR dans un thermocycleur d'ADN (Equibio Thermojet Eurogentec) avec l'amorce F4 5'- ACAGAATTCGCCCCGGCCTGGTA-3' et l'amorce F6a) PCR conditions for the validation of the semi-quantitative method Dilutions of genomic DNA from individuals homozygous ε3 and ε4 were used to obtain a known initial percentage of ε4 allele (ranging from 10 to 70%). The PCR sample contained 20 ng of genomic DNA. The genomic DNA was amplified by PCR in a DNA thermocycler (Equibio Thermojet Eurogentec) with the primer F4 5'- ACAGAATTCGCCCCGGCCTGGTA-3 'and the primer F6
5TAAGCTTGGCACGGCTGTCCAAGGA-3'. (Hixon et al., 1991 , J. Lipid Res., 31 , 545-548). Brièvement, la PCR a été effectuée selon les conditions de RT- PCR dans un volume total de 25 μl, contenant 2,5 unités d'ADN polymérase Taq, 2 μM de chaque amorce, 0,2 mM de chaque dNTP, 4 mM de DTT, 0, 1 mM de MgCI2, 0,04 % de Triton X-100, 15 % (V/V) de glycérol, 1X de tampon RT-PCR (Gibco/BRL), 0,5 μl de tampon de conservation de la transcriptase inverse M-MLV (Gibco/BRL). La réaction a été stoppée dans de la glace après 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 32 et 35 cycles (1 minute à 94°C, 1 minute à 58°C et 1 minute à 72°C pour chaque cycle).5TAAGCTTGGCACGGCTGTCCAAGGA-3 '. (Hixon et al., 1991, J. Lipid Res., 31, 545-548). Briefly, the PCR was carried out according to RT-PCR conditions in a total volume of 25 μl, containing 2.5 units of Taq DNA polymerase, 2 μM of each primer, 0.2 mM of each dNTP, 4 mM of DTT, 0.1 mM MgCI 2 , 0.04% Triton X-100, 15% (V / V) glycerol, 1X RT-PCR buffer (Gibco / BRL), 0.5 μl of storage buffer M-MLV reverse transcriptase (Gibco / BRL). The reaction was stopped in ice after 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 and 35 cycles (1 minute at 94 ° C, 1 minute at 58 ° C and 1 minute at 72 ° C for each cycle).
b) Electrophorèseb) Electrophoresis
Après digestion par ajout de 12 unités d'endonucléase Cfo I (Promega), les fragments d'ADN ont été résolus dans un gel de polyacrylamide à 8 %, pendant quatre heures à 12 V/cm. 1 à 2 μl d'échantillons digérés ont été chargés sur le gel.After digestion by adding 12 units of Cfo I endonuclease (Promega), the DNA fragments were resolved in an 8% polyacrylamide gel, for four hours at 12 V / cm. 1 to 2 μl of digested samples were loaded onto the gel.
c) Coloration par l'arαent Le gel a été fixé pendant 90 minutes dans 10 % (VA/) d'éthanol, 0,5 % (VA ) d'acide acétique. Après deux lavages avec de l'eau désionisee, le gel a été placé dans une solution de nitrate d'argent (1 mg/ml) pendant 25 minutes. Puis, le gel a été lavé deux fois avec de l'eau désionisee. Les fragments polymorphes d'ADN ont été colorés pendant 30 minutes dans du formaldéhyde à 0,037 % (VA ), et de l'hydroxyde de sodium (15 mg/ml). Finalement, la réaction a été stoppée avec une solution de carbonate de sodium (15 mg/ml). Le développeur et les solutions de nitrate d'argent ont été préparés extemporanément. Le gel a été digitalisé sur un scanner couleur haute résolution Sharp JX-325 et l'intensité des fragments a été mesurée en utilisant le logiciel Image Master (Pharmacia) en soustrayant le bruit de fonds.c) Coloring by arαent The gel was fixed for 90 minutes in 10% (VA /) of ethanol, 0.5% (VA) of acetic acid. After two washes with deionized water, the gel was placed in a silver nitrate solution (1 mg / ml) for 25 minutes. Then, the gel was washed twice with deionized water. Polymorphic DNA fragments were stained for 30 minutes in 0.037% formaldehyde (VA), and sodium hydroxide (15 mg / ml). Finally, the reaction was stopped with a sodium carbonate solution (15 mg / ml). The developer and the silver nitrate solutions were prepared immediately. The gel was digitized on a high resolution Sharp JX-325 color scanner and the intensity of the fragments was measured using Image Master software (Pharmacia) by subtracting background noise.
d) Méthode de calculs mathématique et statistiqued) Mathematical and statistical calculation method
Les ajustements de courbe utilisant la méthode des moindres carrés ont été réalisés par calcul matriciel avec le logicel Matlab. La régression linéaire a été effectuée avec le logiciel SAS 6.04 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).The curve adjustments using the least squares method were carried out by matrix calculation with Matlab software. Linear regression was performed with SAS 6.04 software (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).
e) Validation des conditions par des expériences cinétiques Les coefficients E ont été calculés par cinétique (figure 1A), la quantité d'allèle ε4 allant de 10 à 50 %, en utilisant la formule :e) Validation of the conditions by kinetic experiments The coefficients E were calculated by kinetics (FIG. 1A), the quantity of allele ε4 ranging from 10 to 50%, using the formula:
log N = n log (1 + E) + N0 log N = n log (1 + E) + N 0
Jusqu'à trente cycles, l'amplification exponentielle a été vérifiée (figure 1 B, tableau 1 ). Les coefficients E sont hétérogènes parmi les échantillons de PCR mais homogènes entre les allèles ε3 et ε4 dans un échantillon de PCR (tableau 1 ). Cependant, si on estime le pourcentage initial d'ε4 à partir des coefficients E (tableau 1 ) on fait une erreur de 14 % à 74 % après trente cycles d'amplification. Pour limiter les variations de point à point due à l'approximation expérimentale, une régression linéaire a été réalisée à partir de la formule DOaιièiβ 2 = pDOanèιθ ι, DO étant la densité optique mesurée. N AUp to thirty cycles, the exponential amplification has been verified (Figure 1B, Table 1). The coefficients E are heterogeneous among the PCR samples but homogeneous between the ε3 and ε4 alleles in a PCR sample (Table 1). However, if we estimate the initial percentage of ε4 from the coefficients E (Table 1) we make an error of 14% to 74% after thirty amplification cycles. To limit point-to-point variations due to the experimental approximation, a linear regression was carried out using the formula DO a ιièi β 2 = pDO a n è ι θ ι, DO being the measured optical density. N / A
L'équation 0a"éleι = - — permet de calculer leThe equation 0a " high = - - allows to calculate the
Nûεillèlel +N0a||è|θ2 A + P pourcentage initial en allèle ε4 dans les populations ε2/ε4 et ε3/ε4.Nûεi ll è l e l + N 0a || è | θ2 A + P initial percentage in ε4 allele in populations ε2 / ε4 and ε3 / ε4.
Dans le cas du gène APOE, les allèles ε3, ε2 et ε4 peuvent être caractérisés par des fragments de restriction respectivement de 91 pb, 83 pb et 72 pb.In the case of the APOE gene, the ε3, ε2 and ε4 alleles can be characterized by restriction fragments of 91 bp, 83 bp and 72 bp respectively.
Le coefficient de proportionnalité A peut donc être calculé comme étant A= 91/72 pour les allèles ε3/ε4, A étant 83/72 pour les individus ε2/ε4 etThe proportionality coefficient A can therefore be calculated as A = 91/72 for the alleles ε3 / ε4, A being 83/72 for the individuals ε2 / ε4 and
A étant 91/83 pour les individus ε2/ε3. Pour ce dernier génotype, puisque les deux allèles ε2 et ε3 donnent une longueur de fragment de restriction de 91 pb alors on a la relation A DOaiièie 1 + DOanèiθ2 = DO 91 pb.A being 91/83 for individuals ε2 / ε3. For this last genotype, since the two alleles ε2 and ε3 give a restriction fragment length of 91 bp then we have the relationship A DOaiièie 1 + DO a nèi θ 2 = DO 91 bp .
Le pourcentage initial en allèle ε2 dans la population ε2/ε3 peut être calculé comme étantThe initial percentage of ε2 allele in the ε2 / ε3 population can be calculated as
Noβllèlel + 0aHèle2 PNo β llèlel + 0aHèle2 P
Par cette méthode de calcul du pourcentage de l'allèle ε4, une erreur de 0,01 % à 11 ,5 % dans la zone de linéarité (tableau 1 ) a été trouvée. Par cette approche, il a ainsi été démontré que les coefficients E étaient similaires quel que soit l'allèle étudié dans le même échantillon de PCR: l'efficacité n'est pas une limite pour conserver le pourcentage initial en ε4. Le rapport initial étant conservé, toutes les conditions nécessaires pour l'expérience de semi-quantification sont vérifiées.By this method of calculating the percentage of the ε4 allele, an error of 0.01% to 11.5% in the linearity zone (Table 1) was found. By this approach, it has thus been demonstrated that the coefficients E were similar whatever the allele studied in the same PCR sample: the efficiency is not a limit for retaining the initial percentage in ε4. The initial report being preserved, all the conditions necessary for the experiment of semi-quantification are checked.
EXEMPLE 2 : Méthode semi-quantitative prenant en compte un phénomène de saturationEXAMPLE 2 Semi-quantitative method taking into account a saturation phenomenon
a) Conditions de PCR L'ADN genomique (20 ng à 100 ng) a été amplifié par PCR selon les conditions décrites dans l'exemple 1.a) PCR conditions The genomic DNA (20 ng to 100 ng) was amplified by PCR according to the conditions described in example 1.
La réaction de PCR a été effectuée jusqu'à 30 cycles.The PCR reaction was performed up to 30 cycles.
b) Electrophorèseb) Electrophoresis
Les échantillons de PCR digérés ont été déposés sur le gel à raison de 4 μl à 0,1 μl.The digested PCR samples were deposited on the gel at a rate of 4 μl to 0.1 μl.
c) Coloration par l'argent La coloration par l'argent a été réalisée selon le protocole décrit à l'exemple 1.c) Silver staining The silver staining was carried out according to the protocol described in Example 1.
d) Validation de la méthode de semi-quantificationd) Validation of the semi-quantification method
La relation entre la dilution d'un échantillon PCR et la densité optique mesurée sur le gel pour des rapports initiaux différents en allèle ε4 a été étudiée. La densité optique résultant du traitement des gels a été reportée selon deux méthodes : i) la méthode 1 correspond à l'ajustement de courbes par l'utilisation de la méthode des moindres carrés (figure 2B), cette méthode permet l'estimation de la constante K' et de la densité optique maximale DOmax et permet ainsi de calculer les coefficients α'. ii) la méthode 2 consiste à traiter les données mesurées selon laThe relationship between the dilution of a PCR sample and the optical density measured on the gel for different initial ratios in the ε4 allele was studied. The optical density resulting from the treatment of the gels has been reported according to two methods: i) method 1 corresponds to the adjustment of curves by the use of the method of least squares (FIG. 2B), this method allows the estimation of the constant K 'and the maximum optical density DO max and thus makes it possible to calculate the coefficients α'. ii) method 2 consists in processing the measured data according to the
1 ( λ 1 1 1 courbe g représentative de la fonction — — = d — = — - x— + - — (figure 2C).1 (λ 1 1 1 curve g representative of the function - - = d - = - - x— + - - (Figure 2C).
DO VJ α' v SDO VJ α 'v S
Cette méthode donne directement les valeurs des coefficients α' et permet d'évaluer par régression linéaire la validité de l'équation décrivant le phénomène de saturation.This method gives directly the values of the coefficients α 'and makes it possible to evaluate by linear regression the validity of the equation describing the phenomenon of saturation.
La méthode 1 accentue principalement l'importance des points correspondants à une quantité élevée de produits PCR, tandis que la méthode 2 insiste plus particulièrement sur les faibles dilutions. L'intérêt majeur deMethod 1 mainly emphasizes the importance of the points corresponding to a high quantity of PCR products, while method 2 emphasizes more particularly the low dilutions. The major interest of
'utilisation de ces deux méthodes est de vérifier que la formule S = nw estuse of these two methods is to verify that the formula S = nw is
K'+V capable de décrire le phénomène de saturation quels que soient les points utilisés.K '+ V able to describe the saturation phenomenon whatever the points used.
Pour ces deux méthodes, les courbes obtenues par régression peuvent suivre la distribution des points (figures 2B et C). Ceci a été confirmé par la régression linéaire obtenue à partir de la méthode 2 et pour laquelle les coefficients de régression linéaire ont toujours été trouvés très proches de 1 (figure 2C).For these two methods, the curves obtained by regression can follow the distribution of the points (Figures 2B and C). This was confirmed by the linear regression obtained from method 2 and for which the linear regression coefficients were always found to be very close to 1 (Figure 2C).
Indépendamment du traitement mathématique, le rapport final calculé correspond au rapport initial en allèle ε4 quel que soit le pourcentage étudié (tableau 2). Pourtant, la méthode 2 a donné de meilleures approximations que la méthode 1. En effet, l'étroitesse des bandes permet une quantification plus efficace pour des dilutions faibles que pour de fortes quantités de produits de PCR. Par conséquent, il semble que la méthode 2 soit plus adaptée au traitement de ces résultats. En outre, différentes concentrations d'ADN genomique (20 ng, 50 ng et 100 ng) ont été utilisées pour vérifier que les conditions d'application de la méthode semi-quantitative étaient vérifiées pour des concentrations différentes d'ADN genomique. La qualité de la méthode de quantification n'a pas été modifiée par la concentration initiale en ADN genomique (tableau 2). Regardless of the mathematical processing, the final ratio calculated corresponds to the initial ratio in allele ε4 whatever the percentage studied (table 2). However, method 2 gave better approximations than method 1. In fact, the narrowness of the bands allows more efficient quantification for low dilutions than for large quantities of PCR products. Consequently, it seems that method 2 is more suited to the treatment of these results. In addition, different concentrations of genomic DNA (20 ng, 50 ng and 100 ng) were used to verify that the conditions of application of the semi-quantitative method were verified for different concentrations of genomic DNA. The quality of the quantification method was not changed by the initial concentration of genomic DNA (Table 2).
Tableau 1Table 1
Comparaison des paramètres de PCR en fonction du pourcentage initial en allèle ε4Comparison of PCR parameters as a function of the initial percentage of ε4 allele
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0001
(a) le pourcentage final estimé a été calculé à partir des valeurs des coefficients E dans la zone de linéarité d'amplification(a) the final estimated percentage was calculated from the values of the E coefficients in the amplification linearity zone
(b) le pourcentage final calculé a été calculé à partir de la formule 8 dans la zone de linéarité de l'amplification Tableau 2(b) the final calculated percentage was calculated from formula 8 in the linearity area of the amplification Table 2
Comparaison entre le rapport final calculé et estimé en allèle ε4 en fonction de la quantité d'ADN genomique dans l'échantillon de PCR et le rapport initial ε4 connuComparison between the final ratio calculated and estimated in ε4 allele as a function of the quantity of genomic DNA in the PCR sample and the known initial ε4 ratio
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
Les expériences ont été réalisées en triplicata pour 20 ng et en duplicata pourThe experiments were carried out in triplicate for 20 ng and in duplicate for
50 et 100 ng.50 and 100 ng.
(a) la méthode 1 correspond à l'ajustement de la courbe en utilisant la méthode des moindres carrés et permet de calculer les valeurs K' et DOmax (a) method 1 corresponds to the adjustment of the curve using the method of least squares and makes it possible to calculate the values K 'and DO max
(b) la méthode 2 consiste dans le calcul direct des coefficients α' . (b) method 2 consists in the direct calculation of the coefficients α '.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de quantification relative d'un premier allèle, appelé allèle 1 , par rapport à un second allèle, appelé allèle 2, comprenant les étapes consistant à : a) soumettre l'ADN à une amplification par PCR en présence d'amorces permettant l'amplification spécifique d'au moins une séquence polymorphe des allèles ; b) soumettre l'ADN amplifié à l'action d'au moins une enzyme de restriction, permettant la différenciation des allèles ; c) séparer les fragments d'ADN ; d) évaluer la quantité de fragments obtenus au moyen d'un marqueur émettant un signal détectable ; e) déterminer le pourcentage initial en les différents allèles, par la formule suivante:1. Method for the relative quantification of a first allele, called allele 1, compared to a second allele, called allele 2, comprising the steps consisting in: a) subjecting the DNA to amplification by PCR in the presence of primers allowing specific amplification of at least one polymorphic sequence of the alleles; b) subjecting the amplified DNA to the action of at least one restriction enzyme, allowing the differentiation of the alleles; c) separating the DNA fragments; d) evaluating the quantity of fragments obtained using a marker emitting a detectable signal; e) determine the initial percentage in the various alleles, by the following formula:
No ';allèle 1 Aα' allèle 1No '; allele 1 Aα 'allele 1
NOaiièle 1 + NOgiièie 2 Aα'a||èle 1 + CC'allèle 2NOaiièle 1 + NOgiièie 2 Aα ' a || èle 1 + CC'allèle 2
dans laquelle No est le nombre initial de molécules d'ADN,where No is the initial number of DNA molecules,
A est le coefficient de proportionnalité permettant de corriger la différence de taille entre les différents fragments de restriction et est égal au rapport des longueurs de fragments de restriction caractéristiques de chaque allèle, et α' est déterminéA is the proportionality coefficient making it possible to correct the difference in size between the different restriction fragments and is equal to the ratio of the lengths of restriction fragments characteristic of each allele, and α ′ is determined
• soit par la formule suivante :• either by the following formula:
. S„ α- max . S „α- max
K'K '
dans laquelle Smax est le signal maximum qui peut être mesuré, et K' est une constante,where S max is the maximum signal that can be measured, and K 'is a constant,
Smax et K' étant déterminés par la fonction f suivante :S max and K 'being determined by the following function f:
S = f( ) = 7^≈ .V ' (K'+V) dans laquelle V est le volume de l'échantillon obtenu par PCR soumis à l'étape c) et S est le signal mesuré émis par le marqueur;S = f () = 7 ^ ≈ .V '(K' + V) in which V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S is the measured signal emitted by the marker;
» soit par la fonction g suivante"Or by the following function g
Figure imgf000021_0001
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dans laquelle S est le signal mesuré émis par le marqueur, V est le volume de l'échantillon obtenu par PCR soumis à l'étape c) et Smax est le signal maximum qui peut être mesuré ;in which S is the measured signal emitted by the marker, V is the volume of the sample obtained by PCR subjected to step c) and S max is the maximum signal which can be measured;
sous réserve que le coefficient d'amplification E1 de l'ADN contenant l'allèle 1 soit identique au coefficient d'amplification E2 de l'ADN contenant l'allèle 2.provided that the amplification coefficient E1 of the DNA containing allele 1 is identical to the amplification coefficient E2 of DNA containing allele 2.
2. Méthode selon la revendication 1 dans laquelle Smax et K" sont déterminés à l'aide de la courbe représentative de la fonction f telle que S = f(V) tracée en utilisant la méthode des moindres carrés.2. Method according to claim 1 in which S max and K "are determined using the curve representative of the function f such that S = f (V) plotted using the method of least squares.
3. Méthode selon la revendication 1 , dans laquelle α' est déterminé à l'aide de la droite représentative de la fonction g telle que :3. Method according to claim 1, in which α ′ is determined using the line representative of the function g such that:
tracée par régression linéaire.plotted by linear regression.
4. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit ADN amplifié selon l'étape a) est un ADN genomique ou un ADNc comprenant les séquences alleliques d'intérêt.4. Method according to any one of the preceding claims, in which said DNA amplified according to step a) is a genomic DNA or a cDNA comprising the allelic sequences of interest.
5. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le signal est soumis à un phénomène de saturation. 5. Method according to any one of the preceding claims, in which the signal is subjected to a saturation phenomenon.
6. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le marqueur utilisé est un agent de coloration, un agent fluorescent, un agent luminescent ou un agent radioactif.6. Method according to any one of the preceding claims, in which the label used is a coloring agent, a fluorescent agent, a luminescent agent or a radioactive agent.
7. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le marqueur utilisé est du nitrate d'argent.7. Method according to any one of the preceding claims, in which the label used is silver nitrate.
8. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les fragments d'ADN sont séparés selon l'étape c) par électrophorèse sur gel. 8. Method according to any one of the preceding claims, in which the DNA fragments are separated according to step c) by gel electrophoresis.
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