71
TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Embed Size (px)

DESCRIPTION

TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS. VIRUS DE L’HEPATITIS C ( VHC ). http://www.census.gov/cgi-bin/ipc/idbagg. Population 2003. Prevalence of HCV (%)*. Infected population 2003. OCEANIA. 31919758. 1.88. 600091.4504. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Page 2: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

VIRUS DE L’HEPATITIS C (VHC)

Page 3: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Table 25-1. Estimated prevalence and number infected according to world population (2003)  

AFRICA 857087413 5.17 44311419.25

ASIA 3816573388 3.55 135488355.3

AMERICA 867610839 1.93 16744889.19

EUROPE 728996759 1.75 12757443.28

Total (2003) 6302188157 2.856 209902198.5

http://www.census.gov/cgi-bin/ipc/idbagg

Population 2003 Prevalence of HCV (%)*

Infected population 2003

OCEANIA 31919758 1.88 600091.4504

Quer J, Esteban JI Capt 25 Epidemiology HCV 3rd edition Viral Hepatitis Ed..H.Thomas, A. Zuckermann and S. Lemon. Pp407-425

Page 4: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Fig. 25-3 HCV prevalence (%) General Population cohorts

Mauritania 1.1

Somàlia 1.5

Kenya 0.9

Sudan2.8

Mozambique 2.8

Tanzania 3.2

Rwanda 4.1Burundi 11.3

Malawi 0.7 Zambia 0.2

Zimbabwe 2.0

South Africa 0.1

CAR 2.4

Camero

on 1.9-13.8

Chad4.8

Niger1.8Nigeria 2.1

Benin 1.6

Togo 3.9

Ghana 1.7

Egypt8.7- 51

Saudi Arabia 0.9-5.3

Yemen 2.1-2.58

Israel 0.44

India0.0012-5.5

China 2.1 Korea 1.4

Japan 0.98-2

Taiwan 0.13-17

Vietnam Ho Chi Minh 9

Australia 0.4-1.1

New Zealand 0.49

Hong Kong 0.5

Paki

stan

6.5

Italy 0.48-14.4

Spain 1.0-2.64USA 0.1-1.8

Madagascar 2.1

DRCongo 4.3-6.4

Uganda 6.6

Gabon 9.2

Equatoria

l Guinea

1.7Cote d’Ivoire 3.3

Senegal 2.2

Eritrea 1.9

Burkina Faso 4.9Guinea 5.5

Libya7.9

Tunisia 0.4

Portugal 0.46

France 0.3-1.73

Turkey 0.1

Uzbekistan6.5

Japan (Shizuoka) 5.1-49

Papua New Guinea 1-12

Sweden 0.3Iceland 0.2

Kiribati 4.8Vanautu <1

Nicaragua <0.01Venezuela <0.01

Mexico0.7

Canada 1.2

Peru <0.01

< 1%

1%-2,5%

2,5%-5%

5%-10%

>10%Brazil

3.0

Greece 1.95-2.3

Hungary 2.7

Germany 0.4

Jordan 0.65

Swaziland 1.5

Gambia 2.4Ehiopia 1.9

Southern Taiwan 17

England & Wales1.07

Philippines 1.6Thailand 2.0Vietnam Hanoi 4

Catalunya 1.0-2.64Asturias 1.2

San Diego 2.5

Jamaica <0.01

Russia 1.3-5.3

Quer J, Esteban JI Epidemiology. Capt 25 pp 407-425. In: Viral Hepatitis 3rd edition. Ed. H.C.Thomas, S.Lemon &

A.J.Zuckerman. Blackwell Publishing. Oxford 2005.

Page 5: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DEL VHC

A. PARENTERAL:

1. Percutània:

2. Nosocomial

3. IVDU

• Transfusió

• Receptors de derivats sanguinis (factors coagulació -hemofíl·lics-, concentrats de plaquetes, IVIG)

•Hemodiálisis

•Trasplantaments d’òrgans

B. APARENMENT NO-PARENTERAL:

1. Tatuatges

2. Acupuntura

3. Treballadors sanitaris

C. NO PARENTERAL:

1. Vertical

2. Sexual, convivència

3. Drogaaddictes no IV.

Page 6: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

INFECTATS A CATALUNYA (1-2.64%):

70000 –185000

TRASPLANTATS DE FETGE:

> 51% degut a infecció crònica per HCV (100% es reinfecten i el 35% pateixen cirrosis als 5 anys)

HEPATOCARCINOMA:

Incidència 7.5casos /100000hab. dels quals el

65-75% infectats per HCV

Pacients amb cirrosis: 2.5% HCC per any

DADES HCV

Page 7: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

RESPOSTA AL TRACTAMENT

IFN + Ribavirina

G134%

66%

SVR

noSVR

noG1

78%

22%

SVR

noSVR

PROMIG RESPONEDORS AL TRACTAMENT: 50%

CATALUNYA: 70000 INFECTATS amb 50% RESPOSTA 35000 persones que requeriran trasplantament en els propers anys

Page 8: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

F.Penin et al Hepatol 2004;39:5-19

Taxes de mutació(mutacions / nucleòtid / cicle de replicació)

RNA RNAMANCA DE MECANISMES DE CORRECCIÓ D’ERRORS

10-3 - 10-5

VIRUS (104 nts i taxa mut. de 10-4) = 1 mutació/genoma

RNA polimerasa

Page 9: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Sequència consens

Els virus de RNA tenen una estructura en QUASISPÈCIESE

spectre d

e mu

tants

Sequència master

Page 10: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Quasispecies diversity, pathogenesis and cooperative interactions

Vignuzzi M, et al. Nature 2005

C P2 P3

G64S

C P2 P3

Isolation tissuesIV inoculation

IV inoculation Isolation tissues

Isolation brainIV inoculation

RT-PCRSac digestion

+C P2 P3

G64S

C P2 P3

G64S

C P2 P3C P2 P3

Wild type RBV resistant mutant

Page 11: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Barreja de mutants relacionats entre sí, que estan replicant i sotmesos a procesos de mutació, competició i selecció natural.

Quasispècies

Page 12: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Estudis d’epidemiologia molecular:

Objectiu:

Quan es detecta una hepatitis provocada per virus (HCV o HBV), determinar quan i com es va produir la infecció per evitar que torni a ocórrer.

Page 13: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 14: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 15: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A1- DEMOSTRAR INFECCIÓ:VHC?

Genotip?

Page 16: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

  Mètodes Serològics Mètodes Virològics

Detecta Anticossos RNA

Sensibilitat >95% >98%

Especificitat Variable >98%

Detecció post-exposició 2-6 mesos 2-6 setmanes

Us Screening. DiagnòsticDiagnòstic, monitorització evolución infecció aguda i

tractament antiviral

DETECCIÓ DEL VIRUS DE L’HEPATITIS C

Chevaliez S, et al. Int J Med Sci 2006; 3:35-40Forns X, et al. J Hepatol 2006; 44:S35-S39Ferreira-Gonzalez A, et al. Semin Liver Dis 2004; 24 (suppl 2):9-18

Page 17: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

EIA-3EIA-2

HCV RNA

ALT

EIA-1

ALT

800

700

600

500

400

300

200

100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 8 10 12 2 4 6 8 weeks months years

liver HCV RNAE2 100%c22 95-100%c33 95-100%NS5 40-80%c100-3 30-90%

Page 18: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

PCR

(polymerase chain reaction)

Múltiples còpies ADNdoble cadena

Múltiples còpies ARNcadena simple

1 sonda detecció x còpia amplificada

1 sonda detecció x còpia amplificada

Múltiples sondes marcades x diana

Primers, buffers, enzims Sondes i ADN ramificat

TMA

(transcription-mediated Amplification)

b-DNA

(branched-DNA)

TÈCNIQUES DETECCIÓ RNA VHC

Primers, buffers, enzims

Page 19: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

TÈCNIQUES DETECCIÓ I QUANTIFICACIÓ ARN VHC

• QUALITATIVES

• Basades en PCR o TMA

• Més sensibles que majoria tècniques quantitatives (10-50 UI/mL)

• Excel·lent especificitat i reproducibilitat

• Essencials pel diagnòstic i monitorització tardana de la resposta al tractament

• QUANTITATIVES

• Basades en amplificació de diana (RT-PCR competitiva i RT-PCR en temps real) o

amplificació de senyal (DNA ramificat)

• Menor sensibilitat (excepte PCR en temps real)

• Menor reproducibilitat (CV entre laboratoris 10-80%)

» Diferències mètode extracció

» Deficient estandardització genotip no1

» Molt sensible a variacions qualitat de la mostra

• Pobre correlació entre diferents tècniques (especialment genotip no1)Pawlotsky JM. Gastroenterology 2002; 122:1554-68 Morishima C, et al. J Clin Microbiol 2004; 42:421-5Ferreira A, et al. Semin Liver Dis 2004; 24:9-18 Caliendo AM, et al. J Clin Microbiol 2006; 44:1726-32Halfon P, et al. J Hepatol 1996; 25:307-11 Sarrazin C, et al. J Clin Microbiol 2006; 44:729-37

Page 20: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Tests DNA HBVbranched DNA 1UI = 5.2 còpies/mL

COBAS Monitor 5.6

COBAS Taqman 5.8

Page 21: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ARN VHC (UI/mL)

Cobas Amplicor HCV Monitor v2.0 (Roche)

Versant HCV RNA 3.0 (Bayer)

10 102 103 104 105 106 107 108

LCx HCV RNA assay (Abbott)

Cobas Taqman HCV Test (Roche)

Rango carga viral 95 % Hepatitis C no tratada

Abbott real time HCV Test (Abbott)

RANG DINÀMIC TÈCNIQUES COMERCIALS QUANTITATIVES

Page 22: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

COBAS AMPLIPREP AUTOMATED EXTRACTION

PLATFORM

AUTOMATITZACIÓ EXTRACCIÓ RNA- AMPLIFICACIÓ TEMPS REAL

COBAS TAQMAN (real time PCR)

Page 23: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A1- DEMOSTRAR INFECCIÓ:VHC?

Genotip?

Page 24: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Genotips/Subtipus Confirmats HCV

Genotipo Locus/Aïllat(s) Nombre (s) d’Accés

Genotipo 11a HPCPLYPRE, HPCCGAA M62321, M674631b HPCJCG, HPCHUMR D90208, M583351c HPCCGS, AY051292 D14853, AY051292 Genotipo 22a HPCPOLP, JFH-1 D00944, AB047639 2b HPCJ8G, JPUT971017 D10988, AB030907 2c BEBE1 D504092k VAT96 AB031663 Genotipo 33a HPCEGS, HPCK3A D17763, D28917 3b HPCFG D49374 3k HPCJK049E1 D63821 Genotipo 44a HCV4APOLY Y11604Genotipo 55a EUH1480, SA13‡ Y13184, AF064490 Genotipo 66a HCV12083, 6a33 Y12083, AY858526 6b Th580 D84262 6d VN235 D84263 6g HPCJK046E2 D63822 6h VN004 D84265 6k VN405 D84264  

http://www.ncbi.nlm.nih.gov

Page 25: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

DETERMINACIÓ GENOTIP VHC

• Mètodes comercials serològics

• EIA competitiu detecció anticossos epítops no estructurals genotip-específics (Murex HCV genotyping 1-6, Abbott)

• Detecció genotip 90% inmunocompetents

• Reactivitat creuada, falsos positius

• Mètodes comercials moleculars

• Seqüenciació directa 5’NC o NS5B (Truegene, Bayer)

• Hibridació inversa 5’NC sondes tipus-específiques (InnoLipa HCV II, Innogenetics; Versant HCV genotyping assay, Bayer)

• Detecció correcta 6 genotips >95% casos

• Error subtipat 10-25% casos

Pawlotsky JM. Semin Liver Dis 2003; 23:3-11

Simmonds P, et al. Hepatology 2005; 42:962-73

Page 26: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

HEPATITIS CRONICA C

genotipo VHC y carga viral basal

Peg-IFN + RBV 12-16 semanas

Genotipo 2

ARN fin tratamiento y finseguimiento

(técnica sensible < 50 UI/ml)

Respuesta fin de tratamientoRespuesta virológica

sostenida

-

Genotipo 1,4,5,6

Cuantificación ARNa las 12 semanas

Interrumpir tratamientoTratamientos alternativos

en ensayos clínicos

Completar 48 semanas detratamiento

ARN fin tratamiento y finseguimiento

(técnica sensible < 50 UI/ml)

Respuesta fin de tratamientoRespuesta virológica

sostenida

Continuar tratamiento

ARN a las 24semanas

-+

ARN VHC > 2 log ARN VHC < 2 log

Genotipo 3

ARN > 8x105 ARN < 8x105

Peg-IFN + RBV24 semanas

Peg-IFN + RBVCuantificación ARN

a las 4 semanas

> 600 UI/mL < 600 UI/mL

Mangia A, et al. N Engl J Med 2005; 352:2609-17Von Wagner M, et al. Gastroenterology 2005; 129:522Zeuzem S, et al. J Hepatol 2006; 44:97-103

G134%

66%

SVR

noSVR

noG1

78%

22%

SVR

noSVR

GENOTIPS i RESPOSTA a IFN 2a+Ribavirina 800mg/day

34%66%

78%22%

Page 27: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 28: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A2- BUSCAR POSSIBLE FONT D’INFECCIÓ.

1.-Entrevista exhaustiva:

•Possibles factors de risc descrits.

•Possibles factors de risc no descrits però que involucrin risc de contacte amb productes infectats.

2.-Pacients amb VHC que hagin coincidit amb el pacient infectat.

3.-Obtenció de mostres de sèrum dels pacients possible font d’infecció

Page 29: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 30: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

L’HCV és un virus de RNA. El RNA es degrada fàcilment, sobretot per acció de les RNases. Una font de RNases molt important son les mans del manipulador, per la qual cosa, a més de treballar en un ambient lliure de RNases (material esterilitzat 4h a 180ºC, ...) cal treballar sempre amb guants.

SÈRUM o PLASMA:•Recollida en Vacutainer sense additiu (sèrum) o amb CitratNa (plasma) evitant EDTA i heparina (segons el tipus d’extracció de RNA) doncs son inhibidors de la PCR

•Centrifugació i separació sèrum/plasma < 3 hores

•Congelació - 40º C (- 70º C emmagatzament perllongat)

•Evitar cicles de congelació-descongelació

BIÒPSIA de FETGE (fresca):Guardar la mostra de teixit en un reactiu estabilitzador: RNAlater (Ambion #7020, Qiagen #76104).

- 1 dia a 37ºC

- 1 setmana a 18-25ºC (Tª ambient)

- 1 mes a 2-8ºC

- Indefinit a –80º si després de 24h en RNAlater, es passa el teixit a criotub sense reactiu.

BIÒPSIA (congelada directament en nitrogen líquid o a –80ºC):Abans d’extracció, incubar la mostra en RNAlater ice 16h a –20ºC.

BIÒPSIA en parafina:Tamany promig de RNA viral obtingut: 650nts

1.-RECULLIDA i CONSERVACIÓ de la MOSTRA

Page 31: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 32: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

RNA / DNA

1.- Extracció amb Tiocianat de guanidini i Fenol/cloroform (Chomczynski 1987).

2.- Columnes amb membranes de gel de silici: QIAGEN (Izasa), Ambion:

2a.- En cas de teixits cal passar per un pas previ d’homogeneïtzació

2b.- Kits per extracció de DNA i/o RNA total, mRNA, RNA viral, etc....

3.- Automatització

2.- EXTRACCIÓ d’ÀCIDS NUCLEICS

Page 34: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

2a.HOMOGENEÏTZACIÓ AUTOMÀTICA de TEIXITS

3.- Automàtic:

•Fastprepwww.qbiogene.com (Pacisa-Giralt)

Consisteixen en una centrífuga que duu un rotor que a més de girar oscil·la de manera que agita el contingut del tub (up & down).

Els tubs estèrils on s’afegeix la mostra a homogeneïtzar contenen boles de ceràmica o de vidre. Es pot dur a terme en fred per evitar degradació dels àcids nucleics o proteïnes o be usar el primer buffer dels kits d’extracció de RNAtotal (RLT), RNAviral (AVL) o DNA (ATL).

Temps: 30-40”

Page 36: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

EXTRACCIÓ RNA-HCV

Plasma, sèrum o líquids: Qiamp RNA viral (50952904 / 06 Qiagen- Izasa)

Biòpsia de (fetge) conservat en RNAlater:

1. Homogeneïtzar amb Fastprep (Qbiogene-Pacisa Giralt) boles Lysing matrix D (tap color verd) 6913-050

2. Extracció amb RNeasy mini kit (50974104) duu Tiocianat de Guanidini que ajuda a trencar cèl·lules

Limfòcits: RNeasy mini kit (50974104)

Biòpsia en parafina:

1. Tallar el bloc en 2-4 fragments de 5-10micres i desparafinar amb Xilè.

2. Extracció amb el kit: Recover all RNA (cat.1975 Ambion)

Page 37: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Recomanacions. EXTRACCIÓ DNA-HBV

Plasma, sèrum, sang, etc...: Qiamp DNA mini kit (50951304 Qiagen- Izasa)

Biòpsia de (fetge) conservat en RNAlater: Biòpsia s'homogeneïtza amb Lysing matrix A (DNA) o D (RNA). Extracció amb Qiamp DNA mini kit.

Biòpsia en parafina: Desparafinar amb Xilè i extreure amb Qiamp DNA mini kit

Page 38: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per doble PCR (RT-Nested-PCR). REGIÓ VIRAL A ANALITZAR 4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 39: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

RT-PCR

1.- Fase de còpia de RNA a cDNA. Transcripció reversa

RNA +

Hibridació “primer” 3’ (down)

Síntesi de la primera cadena (cDNA) amb MMuLV-RT (42º 45min)

RNA +

cDNA cadena -

Page 40: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

RT- PCR1.- Fase de còpia de RNA a cDNA. Transcripció reversa

2.- Fase d’amplificació del DNA. PCR

Desnaturalització 95ºC

Hibridació “primer” 5’ (up) 50º-55ºC

Polimerització 72ºC. Taq DNA polimerasa

Final cicle 1 = 2 molècules de DNA

Page 41: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Desnaturalització 95ºC

Polimerització 72ºC. Taq polimerasa

Final cicle 2 = 4 molècules de DNA

Final cicle 3 = 8 molècules de DNA

Final cicle 4 = 16

AMPLIFICACIÓ EXPONENCIAL. 35 cicles

Hibridació “primer” 5’ (up) 50º-55ºC

Page 42: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS
Page 43: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 44: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ABI PABI PRISMRISMTMTM 310 310

Sistema de Análisis Genético por Sistema de Análisis Genético por Electroforesis CapilarElectroforesis Capilar

Page 45: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Sequenciació Productes de PCRSequenciació Productes de PCRSequenciació Productes de PCRSequenciació Productes de PCR

Eliminar primers & dNTPs de la reacció PCR. Nucleospin Extract II (Macherey-Nagel-Cultek)

Seqüenciació CíclicaSeqüenciació Cíclica

Valoració de la qualitat

(gel d’agarosa)

Quantificació (nanodrop)

Page 46: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A T T GC G

250

T T GC GC T C A C

260

T GC C C GC T T T

270

C CA G T C G GG A

280

A A C C T G T C GT

290

GC CA G C T G C A

300

T T A A T G A A T C

310

G GC CA A C G C G

320

C G G GG A G A G G

330

C G G T T T G C G T

340

A T T G G G C

GCG TTG

250

CG CT CA CT GC

260

CCGCT T T CCA

270

GT CG GG A A A C

280

CT GT CGTG CC

290

A GCT GCAT T A

300

A TG A AT CGGC

310

CA ACGCGCGG

320

GG AG AGGCGG

330

T T T GCGT A TT

340

G GGCGCT CT T

350

CCG CT TC CT C

360

GCT CA C

TG CG CT CA C

250

T GCCCGCT T T

260

CCA G T CGG G A

270

A ACCT G T CG T

280

G CCA GCT GCA

290

T TA A TG A ATC

300

G GC CA A CG CG

310

CGG GG AG ANG

320

CG GT T TG CG T

330

A T TGG GCGCT

340

CT T CCGCT T C

350

CT CGC TCA CT

360

GA C

Rhodamine FS Terminator

dRhod Terminator

BigDye Terminator

Page 47: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

p21 gp35 gp70 p7 p23 p70-72 p8-10 p27 p68-70

5' cccccccccuccc

AUG

UU

UU

U

U

C

CC

Py-II

Py-I

I

II

III

IV

AUG

p7

3'UTR

19

0/1

38

3/4

74

6/7

80

9/1

0

10

24

/5

16

57

/81

71

1/2

19

72

/3

24

20

/1

5'UTR

Envelopeglycoproteins

RNA bindingNucleocapsid Zn metallo-

proteinase

2+

Ser Protease/Helicase NTP

CofactorSer/Prot ?

Replicasefunction

RNA-dependentRNA polymerase

Cleavagesites (aa)

Protein size (KDa)

Function

STRUCTURAL NON STRUCTURAL?

3'UTR

UUU...UUU UUUCU...UUCUUTGA

p56-58

C E1 E2 2 3 4B 5A 5B4A

REGIÓ DE L’HCV A ANALITZAR?

Page 48: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

p7

3'UTR5'UTR

STRUCTURAL NON STRUCTURAL

CE1 E2 2 3 4B 5A 5B4

A

PERCENTATGE D’HOMOLOGIA entre GENOTIPS a nivell de NUCLEÒTIDS (AMINOÀCIDS) al llarg del genoma de l’HCV.

Genotipat

92-9

8 81-9

1 (9

5-99

)55

-75

(51-

79)

65-7

2 (7

0-78

)(Okamoto J.Virol 1992)

67-7

1 (6

6-77

)

70-8

0 (8

0-92

)

65-7

9 (7

2-87

)

66-7

9 (6

9-84

)

26-7

9

Homologia nts (aa)

Estudi epitops Resposta Immune

Estudis epidemiologia molecular

p7

Page 49: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Mu

tan

t sp

ectr

um

Master sequence

Consensus sequence

En el sèrum i en el fetge d’un pacient infectat, trobem una població de virus tots ells diferents (persistència viral, dificultat en obtenció de vacunes, ...).

Nosaltres emprem la variació per demostrar que un pacient s’ha infectat a partir d’un altre. Estudis d’epidemiologia molecular.

Page 50: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 51: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ARBRES FIL·LOGENÈTICS

Page 52: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

DISTÀNCIA GENÈTICA:

Comparant seqüències de nucleòtids entre si s’obtenen matrius que indiquen lo distants que estan unes amb les altres.

ARBRES FIL·LOGENÈTICS

Son representacions gràfiques de les distàncies genètiques i s’obtenen emprant una sèrie d’algoritmes.

Page 53: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

RELACIÓ FIL·LOGÈNICA

? ???

Page 54: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS
Page 55: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

http://evolution.genetics.washington.edu/phylip/software.html

Phylogeny Programs

Page 56: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Clustalw.exe

GENEDOC.EXE.lnk

Paquet de programes construcció arbres

fil·logenètics

PHYLIPW http://evolution.gs.washington.edu/

phylip.html

Tac2006.pir

Tac2006.phy

Programa d’alineament de seqüències CLUSTALW

Programa per manipulacio de seqüències GENEDOC

MEGA 3.1 Matrius de distàncies genètiques

Clique.exe Consense.exe Contml.exe Contrast.exe Dnacomp.exe Dnadist.exe

Dnainvar.exe Dnaml.exe Dnamlk.exe Dnamove.exe Dnapars.exe Dnapenny.exe

Fitch.exe Kitsch.exe Neighbor.exe Protdist.exe

Protpars.exe Seqboot.exe Infile TreefileOutfile

Fontfile

Restml.exe

Factor.exe

TreeView (2).lnk

Treeview Observació arbresMEGA 3.1.lnk Dnasp.exe

DNASP Càlcul diversitat

Page 57: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

100

HC-J1

HCV1

Q1a

LC3

LC4

LC2

LC1

937

MAN

WOMAN

998

707

1000

455

663

938

Quer et al. Sex.Transm.Dis. 2003; 30:470-471

ARBRE FIL·LOGENÈTIC E2-PePHD. SEQÜÈNCIA DIRECTA DEL PRODUCTE DE PCR.

Page 58: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ARBRE FIL·LOGENÈTIC NS3. SEQÜÈNCIES CONSENS AL LLARG DEL TEMPS i de CLONS del Pacient A (crònic) i B (aguda)

1000

A-10/1993

A-10/1993dA-1/1996

A-10/1997

B1B4

B2B10

A3B7

B-9/1998

B3B12B5

B8B6

B11B9

3703

9636

A4A5

A2

A17654

A-10/1998

A10

A6A12

A8A7

82887444

7601

7858

6234

3153

9564

7071

4776

A11A9

9997

A-5/20019704

4604

6971

9950

4467

3817

Pacient B clons (WOMAN)

Pacient A clons

(MAN)

Patient A class II: DR1, DR15; DR51; DQ5, DQ6; class I: A2, A28; B7, B14; Cw7, Cw8

Patient B class II: DR4, DR11; DR52; DR53; DQ3; class I: A66, A69; B41, B55; Cw1

Quer J, et al. J Virol 2005; 79:15131-41 ESTUDI D’EVOLUCIÓ

Page 59: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

CASOS CLÍNICS

Page 60: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

ESTUDIS D’EPIDEMIOLOGIA MOLECULARA. Estudi epidemiològic:

A1- Demostrar infecció (virus, genotip).

A2- Buscar possible font d’infecció.

B. Demostrar la font d’infecció

1- Obtenció mostra de sèrum tant del pacient infectat com de les possibles fonts d’infecció.

2.-Tècniques d’extracció d’àcids nucleics.

3.-Amplificació del RNA per RT i doble PCR (RT-Nested-PCR)

4.-Seqüenciació

5.-Estudi fil·logenètic

Page 61: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

DIAGNÒSTIC

PACIENT 2004. Es detecta un pacient amb Hepatitis Aguda. ICTERICIA.

Hepatitis?

RESULTAT ANÀLISI

VHC +

G1b

A1- DEMOSTRAR INFECCIÓ (VIRUS, GENOTIP).

TRANSMISSIÓ NOSOCOMIAL VHC

Page 62: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

Anti-HCV - + + + + + + + + + + + + + + + HCV RNA + - + + + - - - - - -

Peg-IFN 2b

CT scan Colonoscopy

CTA1a CTA1b CTA1c

Perfil de transaminases i detecció HCV (serologia i RNA). Pacient amb hepatitis aguda

Page 63: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A2- BUSCAR POSSIBLE FONT D’INFECCIÓ.

ENTREVISTA EXHAUSTIVA:

Operacions, proves clíniques realitzades, comportaments de risc...

VHC +

Unes setmanes abans, el pacient CTA havia estat sotmès a ENDOSCÒPIA amb BIÒPSIA.

El pacient anterior era VHC+.

ENDOS

G1b

Page 65: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

p7

3'UTR1

90

/1

38

3/4

74

6/7

5'UTR

STRUCTURAL NON STRUCTURAL?

C E1 E2 2 3 4B 5A 5B4A

80

9/1

0

10

24

/5

16

57

/81

71

1/2

19

72

/3

24

20

/1

Regió E2-PePHD per Estudis d’epidemiologia molecular

PePHD

38

3/4

74

6/7

E2

659

670

(Taylor et al 1999; 285: 107-109)

65-72% (70-78)Percentatge d’homologia entre genotips =

Page 66: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

310 Genetic Analyzer 24/24 24/24 hourshours, 7/7 , 7/7 daysdays

3. SEQÜENCIACIÓ DNA

Page 67: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

100

G1b

X1BENO

X1BKOR

X1BAUST

XAUS21000

235

SR1bPR9

X1BOKA224

NR1bPR7

X1BXIN

X1BAIZ487

22

NR1bRb2

NR1bPR1185

X1BTAK

NR1bNULL6164

13

NR1bNULL2

SR1bRVR3

X1BGRM251

89

LC17250

NR1bNULL7

NR1bNULL1

NR1bNULL5442

SR1bPR4

LC18

LC19989

400

119

76

6

SR1bRVR10

SR1bRVR21262

X1BHON

SR1bRVR5

LC14

SR1bPR8290

171

75

21

3

4

14

11

65

1000

ENDOSCÒPIA?

PACIENT INFECTAT CTA1

PACIENT HCV+ PREVI ENDOSCÒPIA ENDOS

Page 68: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

100

G1b

X1BENO

X1BKOR

X1BAUST

XAUS21000

235

SR1bPR9

X1BOKA224

NR1bPR7

X1BXIN

X1BAIZ487

22

NR1bRb2

NR1bPR1185

X1BTAK

NR1bNULL6164

13

PACIENT HCV+ PREVI ENDOSCÒPIANR1bNULL2

SR1bRVR3

X1BGRM251

89

LC17

PACIENT INFECTAT

250

NR1bNULL7

NR1bNULL1

NR1bNULL5442

SR1bPR4

LC18

LC19989

400

119

76

6

SR1bRVR10

SR1bRVR21262

X1BHON

SR1bRVR5

LC14

SR1bPR8290

171

75

21

3

4

14

11

65

1000

ENDOSCÒPIA?

DISTÀNCIA GENÈTICA:

CTA1-Genbank / CTA1-LC = 7.8-14.7%

CTA1- ENDOS = 12.4%

CTA1

ENDOS

Page 69: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

A2- BUSCAR POSSIBLE FONT D’INFECCIÓ.

VHC +

El pacient CTA, també es va sotmetre a un TAC amb CONTRAST. No s’ha descrit cap cas de transmissió per aquesta via.

Coincidència amb que el pacient anterior era VHC+.

G1b

Page 70: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

100

G1b

X1BENO

X1BKOR

X1BAUST

XAUS21000

235

SR1bPR9

X1BOKA224

NR1bPR7

X1BXIN

X1BAIZ487

22

NR1bRb2

NR1bPR1185

X1BTAK

NR1bNULL6164

13

EBA0105

NR1bNULL2

SR1bRVR3

X1BGRM251

89

LC17

PACIENT INFECTAT

PACIENT PREVI TAC MOSTRA AGOST

PAC. PREVI TAC MOSTRA NOV

PAC PREVI TAC MOSTRA DES.1000

1000

1000

250

NR1bNULL7

NR1bNULL1

NR1bNULL5442

SR1bPR4

LC18

LC19989

400

119

76

6

SR1bRVR10

SR1bRVR21262

X1BHON

SR1bRVR5

LC14

SR1bPR8290

171

75

21

3

4

14

11

65

1000

TAC amb CONTRAST ?

DISTÀNCIA GENÈTICA:

CTA1-Genbank / CTA1-LC = 7.8-14.7%

CTA1- TAC = 0.6%

CTA1

TAC

Page 71: TÈCNIQUES DE BIOLOGIA MOLECULAR APLICADES A ESTUDIS EPIDEMIOLÒGICS

CRITERIS OBJECTIUS DE VALORACIÓ

Divergència genètica:

Nucleòtids Aminoàcids

Genotip (genoma): 31-34% 30%

Subtipus (genoma): 20-23%

Quasispecies (envolta) 10%

Inòcul compartit (consens envolta) 1%

Pawlotsky JM, Trends Microbiol 2004; 12:96-102