Electrochemical detection of chromosomal translocation T (15;17) as an acute promyelotic leukemie marker

MASAŘÍK, Michal, René KIZEK, Sabina ŠEVČÍKOVÁ, Jan VACEK, Libuše TRNKOVÁ, František JELEN and Jan ŠMARDA. Electrochemical detection of chromosomal translocation T (15;17) as an acute promyelotic leukemie marker. In Sborník příspěvků, VII. pracovní setkání biochemiků a molekulárních biologů. Brno, Czech Republic: Masaryk University in Brno, 2003, p. 60-61. ISBN 80-210-3053-4.

Basic information

• Original name: Electrochemical detection of chromosomal translocation T (15;17) as an acute promyelotic leukemie marker
• Name (in English): Electrochemical detection of chromosomal translocation T (15;17) as an acute promyelotic leukemie marker
• Authors: MASAŘÍK, Michal (203 Czech Republic), René KIZEK (203 Czech Republic, guarantor), Sabina ŠEVČÍKOVÁ (203 Czech Republic), Jan VACEK (203 Czech Republic), Libuše TRNKOVÁ (203 Czech Republic), František JELEN (203 Czech Republic) and Jan ŠMARDA (203 Czech Republic).
• Edition: Brno, Czech Republic, Sborník příspěvků, VII. pracovní setkání biochemiků a molekulárních biologů, p. 60-61, 2 pp. 2003.
• Publisher: Masaryk University in Brno

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Proceedings paper
• Field of Study: 10405 Electrochemistry
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/03:00007961
• Organization unit: Faculty of Science
• ISBN: 80-210-3053-4
• Keywords in English: Electrochemistry; chromosomal translocation T(15;17); promyelotic leukemie marker; PML/ RAR alfa translocation;DYNABEADS
• Tags: 17), chromosomal translocation T(15, DYNABEADS, electrochemistry, PML/ RAR alfa translocation, promyelotic leukemie marker

Abstract

Akutní myeloidní leukémie se dělí na několik podtypů a jedním z nich je i akutní promyelocytická leukémie (APL) subtyp M3, která je cytogeneticky charakterizována chromozomální translokací t(15;17). Translokovaná místa chromozomu obsahují geny, které kódují receptor alfa pro kyselinu retinovou (RARa) na chromosomu 17 a transkripční faktor PML na chromosomu 15. Transkripcí pak vzniká unikátní chimerický transkript označovaný jako PML/ RARa, který byl pozorován u všech případů APL1, 2. Pro určení APL je zcela běžně využívána řada metod (cytochemické, imunologické a cytologické)2, 3. Všechny metody jsou vhodné pro diagnostiku a typizaci AML, ale jejich nevýhodou je poměrně špatný limit záchytu leukemické buňky (jedna leukemická buňka na sto buněk normálních)3. Pro lepší detekci AML se zdá být výhodné využití molekulární analýzy chromozomálních abnormalit na základě stanovení koncentrace mRNA nebo DNA. Vhodnou metodou je reverzní polymerázová reakce (RT-PCR), která zvýší citlivost záchytu patologické buňky 1 000 až 10 000 krát4. Vysoce citlivou a selektivní metodou pro detekci unikátního smíšeného transkriptu PML/RARa je elektrochemie spojená se selektivním vyvázáním mRNA. Na kovalentně vázanou sekvenci (T25) na magnetických kuličkách (DYNABEADS) se selektivně vážou molekuly mRNA z buněčného lyzátu5. Pro důkaz přítomnosti unikátního transktriptu byla připravena hybridizační sonda s koncovou sekvencí deseti thyminů. Těchto deset thyminů bylo modifikováno osmiem, neboť je známo, že vhodnou elektrochemickou značkou je komplex osmia, který se přednostně naváže na thymin5, 6. Hybridizací nevyvázaná sonda byla odstraněna vymýváním pomocí pufru a vyvázaná sonda byla z magnetických kuliček uvolněna tepelnou denaturací. Potom vlastní elektrochemická detekce PML/RARa tedy spočívá ve využití takto modifikované hybridizační sondy. Takovou sondu, která hybridizuje ke komplementárnímu řetězci můžeme snadno a citlivě detekovat pomocí diferenční pulzní rozpouštěcí voltametrie na rtuťové visící kapce7.

Abstract (in English)

Acute myeloid leukemias are divided into several subtypes; one of them is the acute promyelocytic leukemia (APL) subtype M3 which is cytogenetically marked by the presence of t(15;17) translocation. This translocation involves the retinoic acid receptor alpha (RARa) gene on chromosome 17 and the PML locus on chromosome 15. Expression of the fusion gene produces a unique protein chimera PML/ RARa that is found in all APL casses. Various cytochemical, immunological and cytological methods have been used for precise analysis of APL. All these methods are suitable for diagnostics and typization of AML; however, their detection limit is relatively low - about one leukemic cell per 100 healthy ones. Molecular analyses of chromosomal abnormalities based on detection of specific mRNA and DNA molecules provide more sensitive tools for detection of AML. For example, reverse transcription polymerase chain reacion (RT-PCR) increases sensitivity of leukemic cell detection up to 10000-fold. This work describes a new approach for very sensitive and selective electrochemical detection of the unique fusion transcript PML/RARa. Total mRNA molecules purified from cell lysate are covalently bound to a target sequence (T25) on paramagnetic beads (DYNABEADS). To prove the presence of the unique transcript, a specific hybridization probe containing terminal sequence of 10 thymins was prepared. These thymins were modified with osmium as it is known that a suitable electrochemical probe is composed of the osmium complex as it preferentially binds to thymins. Unbound probe was removed with washing buffer, while the bound probe was released from the beads by temperature denaturation. The electrochemical detection of PML/RARa is in fact the usage of modified hybridization probe. Such a probe that hybridizes with a complementary strand can be easily and clearly detected using differential pulse stripping voltammetry on hanging mercury drop electrode.

Links

• GA203/02/0422, research and development project: Name: Nové směry v elektrochemii nukleových kyselin a jejich aplikace v chemii životního prostředí

Investor: Czech Science Foundation, New trends in electrochemistry of nucleic acids and their applications in enviromental chemistry

• GV204/97/K084, research and development project: Name: Elektrody modifikované nukleovými kyselinami a bílkovinami. Nové nástroje v biochemickém a biomedicínském výzkumu

Investor: Czech Science Foundation, Electrodes modified with nucleic acids and proteins. New tools in biochemical and biomedical research

• IAA1163201, research and development project: Name: Využití adsorptivní přenosové a eliminační techniky pro elektrochemickou analýzu oligonukleotidů a nukleových kyselin

Investor: Academy of Sciences of the Czech Republic, Application of adsorptive transfer and elemination techniques in oligonucleotides and nucleic acids analysis.

• MSM 143100011, plan (intention): Name: Struktura a vazebné poměry, vlastnosti a analýza syntetických a přírodních molekulových ansamblů

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Structure and character of bonding, properties and analysis of synthetic and natural molecular ensembles