Low Cost Extraction and Isothermal

Low Cost Extraction and Isothermal Amplification of DNA for Infectious Diarrhea Diagnosis
In order to counter the common perception that molecular diagnostics are too complicated to work in low resource settings, we have performed a difficult sample preparation and DNA amplification protocol using instrumentation designed to be operated without wall or battery power. In this work we have combined a nearly electricity-free nucleic acid extraction process with an electricity-free isothermal amplification assay to detect the presence of Clostridium difficile (C. difficile) DNA in the stool of infected patients. We used helicase-dependent isothermal amplification (HDA) to amplify the DNA in a low-cost, thermoplastic reaction chip heated with a pair of commercially available toe warmers, while using a simple Styrofoam insulator. DNA was extracted from known positive and negative stool samples. The DNA extraction protocol utilized an air pressure driven solid phase extraction device run using a standard bicycle pump. The simple heater setup required no electricity or battery and was capable of maintaining the temperature at 65 degrees C +/- 62 degrees C for 55 min, suitable for repeatable HDA amplification. Experiments were performed to explore the adaptability of the system for use in a range of ambient conditions. When compared to a traditional centrifuge extraction protocol and a laboratory thermocycler, this disposable, no power platform achieved approximately the same lower limit of detection (1.25 x 10(-2) pg of C. difficile DNA) while requiring much less raw material and a fraction of the lab infrastructure and cost. This proof of concept study could greatly impact the accessibility of molecular assays for applications in global health.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ต่ำแยกต้นทุนและขยาย Isothermal DNA สำหรับการวินิจฉัยโรคท้องร่วงโรคติดเชื้อ
เพื่อตอบโต้การรับรู้ทั่วไปที่วินิจฉัยระดับโมเลกุลซับซ้อนเกินไปที่ทำงานในการตั้งค่าทรัพยากรต่ำ เราได้ทำตัวอย่างที่ยากและดีเอ็นเอขยายโพรโทคอลโดยใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการ โดยไม่มีผนังหรือแบตเตอรี่ ในงานนี้ เราได้รวมกระบวนการสกัดกรดนิวคลีอิกเกือบไฟฟ้าฟรีพร้อมวิเคราะห์การขยายไฟฟ้าฟรี isothermal เพื่อตรวจหาเชื้อ Clostridium difficile (C. difficile) ดีเอ็นเอในอุจจาระของผู้ป่วยที่ติดเชื้อ เราใช้ขึ้นอยู่กับ helicase isothermal ขยาย (HDA) ขยายดีเอ็นเอในการต้นทุนต่ำ ชิปฏิกิริยาเทอร์โมพลาสติกประกอบ ด้วยคู่ของเท้าใช้ได้ในเชิงพาณิชย์คูลเลอร์ ขณะใช้ Styrofoam ฉนวนกันความร้อนอย่าง ดีเอ็นเอที่สกัดจากตัวอย่างอุจจาระบวก และลบที่รู้จัก โพรโทคอลการสกัดดีเอ็นเอใช้ความดันอากาศขับเคลื่อนอุปกรณ์แยกเฟสของแข็งที่เรียกใช้สูบจักรยานมาตรฐาน ติดตั้งฮีตเตอร์ง่ายต้องไม่มีไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ และไม่สามารถรักษาอุณหภูมิที่ 65 องศา C / -62 องศา C 55 นาที เหมาะสำหรับขยาย HDA ซ้ำ ทดลองได้ดำเนินการสำรวจหลากหลายระบบสำหรับใช้ในช่วงที่สภาพแวดล้อม เมื่อเทียบกับโพรโทคอลการสกัดเครื่องหมุนเหวี่ยงแบบดั้งเดิมและการปฏิบัติ thermocycler ผ้าอ้อมนี้ แพลตฟอร์มอำนาจไม่สำเร็จประมาณเดียวกับขีดจำกัดล่างของการตรวจสอบ (1.25 x 10(-2) pg ของ C. difficile ดีเอ็นเอ) ในขณะที่ต้องใช้วัตถุดิบน้อยมากและส่วนของห้องปฏิบัติการโครงสร้างพื้นฐานและต้นทุน นี้หลักฐานการศึกษาแนวคิดมากอาจส่งผลกระทบต่อการเข้าถึงของโมเลกุล assays เพื่องานสุขภาพทั่วโลก

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ราคาต่ำและเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอที่สกัดคงที่สำหรับการวินิจฉัยโรคติดเชื้อท้องร่วง
เพื่อตอบโต้การรับรู้กันทั่วไปว่า การวินิจฉัยโมเลกุลที่มีความซับซ้อนมากเกินไปที่จะทำงานในการตั้งค่าต่ำทรัพยากร เราได้แสดงการเตรียมตัวอย่างยากและโปรโตคอลขยายดีเอ็นเอโดยใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อจะดำเนินการโดยไม่มีผนังหรือพลังงานแบตเตอรี่ในงานนี้เราได้รวมเกือบฟรีไฟฟ้ากระบวนการการสกัดกรดนิวคลีอิกด้วยไฟฟ้าคงที่ ( ฟรี ) เพื่อตรวจสอบสถานะของ Clostridium difficile ( C . difficile ) ดีเอ็นเอในอุจจาระของผู้ป่วยที่ติดเชื้อ เราใช้เอนไซม์เฮลิเคส ( ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการขยายข่ายงาน ) ที่ระดับดีเอ็นเอในต้นทุนต่ำชิปฏิกิริยาเทอร์โมร้อนกับคู่ของอาดเท้าอุ่น ในขณะที่การใช้ฉนวนโฟมธรรมดา ดีเอ็นเอจากจักบวกและลบตัวอย่างอุจจาระ การสกัดดีเอ็นเอใช้โปรโตคอลการแรงดันขับเคลื่อนของแข็งขั้นตอนการสกัดอุปกรณ์เรียกใช้จักรยานสูบน้ำมาตรฐานการติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นง่ายไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ และมีความสามารถในการรักษาอุณหภูมิ 65 องศา C / - 62 องศา C สำหรับ 55 นาที เหมาะสำหรับการขยายข่ายงานทำซ้ำ . ทดลองเพื่อศึกษาการปรับตัวของระบบเพื่อใช้ในช่วงของเงื่อนไขแวดล้อม เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม เครื่องสกัด โปรโตคอล และห้องปฏิบัติการเทอร์มอไซเคล ์ ,นี้ทิ้ง ไม่มีอำนาจแพลตฟอร์มความประมาณเดียวกันขีดจำกัดของการตรวจหา ( 1.25 x 10 ( - 2 ) PG ของ C . difficile DNA ) น้อยมาก ในขณะที่ต้องใช้วัตถุดิบและส่วนของห้องทดลองโครงสร้างพื้นฐานและค่าใช้จ่าย หลักฐานของแนวคิดการศึกษาอย่างมากสามารถส่งผลกระทบต่อการใช้งานของโมเลกุล ) สำหรับการใช้งานใน โลกสุขภาพ