cardiovascularКардиоваскулярная терапия и профилактикаCardiovascular Therapy and Prevention1728-88002619-0125«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1728-8800-2020-2726cardiovascular-2726Research ArticleБИОБАНКИРОВАНИЕBIOBANKINGСрок хранения образцов цельной крови в биобанке и выход выделенной из нее дезоксирибонуклеиновой кислоты при проведении генетических исследованийShelf life of whole blood samples in a biobank and the yield of deoxyribonucleic acid during genetic testinghttps://orcid.org/0000-0003-3755-0279СкиркоО. П.SkirkoO. P.

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики 

SPIN-код 3835-0557

Москва

ops_70@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5989-6233МешковА. Н.MeshkovA. N.

Кандидат медицинских наук, руководитель лаборатории

Москва

meshkov@lipidclinic.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3081-8415ЕфимоваИ. А.EfimovaI. A.

Лаборант-исследователь лаборатории “Банк биологического материала”

Москва

irishka90910@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9844-3122КуценкоВ. А.KutsenkoV. A.

Младший научный сотрудник лаборатории биостатистики отдела эпидемиологии хронических неинфекционных заболеваний; аспирант кафедры теории вероятностей механико-математического факультета

Москва

vlakutsenko@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4765-8021КиселеваА. В.KiselevaA. V.

Кандидат биологических наук., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики

Москва

sanyutabe@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6985-7131ПокровскаяМ. С.PokrovskayaM. S.

Кандидат биологических наук, руководитель лаборатории “Банк биологического материала”

Москва

mpokrovskaia@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3082-5161КуриловаО. В.KurilovaO. V.

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики

Москва

olga_kurilova81@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8395-4146СотниковаЕ. А.SotnikovaE. A.

Младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики

Москва

sotnikova.evgeniya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7876-9325КлимушинаМ. В.KlimushinaM. V.

Старший научный сотрудник отдела изучения биохимических маркеров риска хронических неинфекционных заболеваний

Москва

mklimushina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4453-8430ДрапкинаО. М.DrapkinaO. M.

Доктор медицинских наук, профессор, член-корр. РАН, директор

Москва

odrapkina@gnicpm.ruФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины” Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Center for Therapy and Preventive MedicineRussian FederationФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины” Минздрава России; Московский государственный гниверситет им. М. В. ЛомоносоваРоссияNational Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine; Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation20202412202019627262726Copyright © Скирко О.П., Мешков А.Н., Ефимова И.А., Куценко В.А., Киселева А.В., Покровская М.С., Курилова О.В., Сотникова Е.А., Климушина М.В., Драпкина О.М., 20202020Скирко О.П., Мешков А.Н., Ефимова И.А., Куценко В.А., Киселева А.В., Покровская М.С., Курилова О.В., Сотникова Е.А., Климушина М.В., Драпкина О.М.Skirko O.P., Meshkov A.N., Efimova I.A., Kutsenko V.A., Kiseleva A.V., Pokrovskaya M.S., Kurilova O.V., Sotnikova E.A., Klimushina M.V., Drapkina O.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cardiovascular.elpub.ru/jour/article/view/2726Цель

Цель. Изучить влияние срока хранения замороженных образцов цельной крови в биобанке на количество выделяемой из нее дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Материал и методы

Материал и методы. В исследование включили образцы цельной крови в пробирках с антикоагулянтом ЭДТА (этилендиаминтетраукусная кислота в концентрации 1,8 мг/мл) от участников эпидемиологического исследования ЭССЕ-РФ-1 и ЭССЕ-РФ-2 (Эпидемиология сердечно-сосудистых заболеваний в различных регионах Российской Федерации) и когортных исследований, проводимых в ФГБУ “НМИЦ ТПМ” Минздрава России. Образцы хранили в биобанке ФГБУ “НМИЦ ТПМ” Минздрава России в морозильных камерах при температуре от -22О С до -32О С. Срок хранения от взятия крови до выделения ДНК варьировался от нескольких недель до 11 лет. ДНК экстрагировали с помощью наборов QIAamp DNA Blood Mini Kit (250) и 96 Blood Kit (Qiagen, Германия). Статистический анализ проводили при помощи среды анализа данных R 3.6.1. Для анализа ассоциации времени хранения крови с логарифмом концентрации ДНК использовали модель линейной регрессии.

Результаты

Результаты. В анализ вошли данные по концентрации ДНК 5405 образцов. Многофакторная регрессия показала, что срок хранения крови значимо ассоциирован с падением концентрации на 3,92% (3,16-4,68) за каждый год хранения (p<0,0001). Для 509 проб концентрация ДНК измерялась дважды, сразу после выделения и через 4,5 года хранения ДНК при температуре -32О С. За время хранения концентрация ДНК в пробах увеличилась в среднем на 2% (p=0,046).

Заключение

Заключение. Длительное хранение образцов цельной крови при температуре от -22О С до -32О С сопровождается снижением выхода ДНК при ее выделении. Длительное хранение выделенной ДНК при температуре -32О С не сопровождается снижением ее концентрации.

Aim

Aim. To study the effect of the shelf life of frozen whole blood samples in a biobank on the amount of released deoxyribonucleic acid (DNA).

Material and methods

Material and methods. The study included whole blood samples placed in tubes with the anticoagulant EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid at a concentration of 1,8 mg/ml) from participants in the epidemiological study ESSE-RF-1 and ESSE-RF-2 and cohort studies conducted at the National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine. The samples were stored in the biobank of the National Medical Research Center for Therapy and Preventive Medicine at temperature from -22О C to -32О C. The shelf life from blood collection to DNA extraction ranged from several weeks to 11 years. DNA was extracted using QIAamp DNA Blood Mini Kit (250) and 96 Blood Kit (Qiagen, Germany). Statistical analysis was performed using the R 3.6.1 software. To analyze the association of blood storage time with the logarithm of DNA concentration, a linear regression was used.

Results

Results. The analysis included data on the DNA concentration of 5405 samples. Multivariate regression showed that the blood shelf life was significantly associated with a decrease in concentration by 3,92% (3,16-4,68) for each year of storage (p <0,0001). For 509 samples, the DNA concentration was measured twice, immediately after isolation and after 4,5 years of DNA storage at -32О C. During storage, the concentration of DNA increased by an average of 2% (p=0,046).

Conclusion

Conclusion. Long-term storage of whole blood samples at temperature from -22О C to -32О C is associated with a decrease in the DNA yield. Long-term storage of the isolated DNA at a temperature of -32О C is not associated with a decrease in its concentration.

биобанкирование образцов цельной кровиэкстракция ДНКдлительное хранение ДНКконцентрация ДНКбиобанкгенетические исследованияbiobanking of whole blood samplesDNA extractionlongterm storage of DNADNA concentrationbiobankgenetic researchReferencesElliott P, Peakman TC. The UK Biobank sample handling and storage protocol for the collection, processing and archiving of human blood and urine. International Journal of Epidemiology. 2008; 37(2): 234–244. DOI: 10.1093/ije/dym276.Elliott P, Peakman TC. The UK Biobank sample handling and storage protocol for the collection, processing and archiving of human blood and urine. International J Epidemiol. 2008;37(2):234-44. doi:10.1093/ije/dym276.Gudbjartsson D, Helgason H, Gudjonsson S, et al. Large-scale whole-genome sequencing of the Icelandic population. Nat Genet. 2015; 47: 435–444. DOI: 10.1038/ng.3247.Gudbjartsson D, Helgason H, Gudjonsson S, et al. Large-scale whole-genome sequencing of the Icelandic population. Nat Genet. 2015;47:435-44. doi:10.1038/ng.3247.Kiseleva AV, Klimushina MV, Sotnikova EA, et al. A Data-Driven Approach to Carrier Screening for Common Recessive Diseases. J Pers Med. 2020; 10(3): 140. DOI: 10.3390/jpm10030140.Kiseleva AV, Klimushina MV, Sotnikova EA, et al. A Data-Driven Approach to Carrier Screening for Common Recessive Diseases. J Pers Med. 2020;10(3):140. doi:10.3390/jpm10030140.Welsh S, Peakman T, Sheard S, et al. Comparison of DNA quantification methodology used in the DNA extraction protocol for the UK Biobank cohort. BMC Genomics. 2017; 18(1): 26. DOI: 10.1186/s12864-016-3391-x.Welsh S, Peakman T, Sheard S, et al. Comparison of DNA quantification methodology used in the DNA extraction protocol for the UK Biobank cohort. BMC Genomics. 2017;18(1):26. doi:10.1186/s12864-016-3391-x.Kim Y-T, Choi E-H, Son B-K, et al. Effects of Storage Buffer and Temperature on the Integrity of Human DNA. Korean J Clin Lab Sci. 2011; 44(1): 24-30. ISSN 1738-3544Kim Y-T, Choi E-H, Son B-K, et al. Effects of Storage Buffer and Temperature on the Integrity of Human DNA. Korean J Clin Lab Sci. 2011;44(1):24-30. ISSN: 1738-3544.Ion AmpliSeq™ Library Preparation on the Ion Chef System. [Electronic resource]. http://tools.thermofisher.com/content/sfs/manuals/MAN0013432_Ion_AmpliSeq_Library_Prep_on_Ion_Chef_UG.pdf (data accessed 21.10.2020).Ion AmpliSeq™ Library Preparation on the Ion Chef System. [Electronic resource]. http://tools.thermofisher.com/content/sfs/manuals/MAN0013432_Ion_AmpliSeq_Library_Prep_on_Ion_Chef_UG.pdf (data accessed 21.10.2020).Illumina TruSeq DNA Exome. [Electronic resource]. https://www.illumina.com/products/by-type/sequencing-kits/library-prep-kits/truseq-exome.html (data accessed 21.10.2020).Illumina TruSeq DNA Exome. [Electronic resource]. https://www.illumina.com/products/by-type/sequencing-kits/library-prepkits/truseq-exome.html (data accessed 21.10.2020).Broccanello C, Gerace L, Stevanato P. QuantStudio™ 12K Flex OpenArray System as a Tool for High-Throughput Genotyping and Gene Expression Analysis. Methods Mol Biol. 2020; 2065: 199-208. DOI: 10.1007/978-1-4939-9833-3_15.Broccanello C, Gerace L, Stevanato P. QuantStudio™ 12K Flex OpenArray System as a Tool for High-Throughput Genotyping and Gene Expression Analysis. Methods Mol Biol. 2020;2065:199208. doi:10.1007/978-1-4939-9833-3_15.Polakova H, Kadasi L, Zelinkova M. The yield and quality of DNA extracted from blood samples stored under various conditions. Bratisl Lek Listy. 1989; 90, 11: 844-7. (Slovak.) Poláková H, Kádasi L, Zelinková M. Výt'azky a kvalita DNA extrahovanej z krvných vzoriek pri rozlicných spôsoboch ich uskladnenia. Bratisl Lek Listy. 1989; 90(11): 844-7. PMID: 2598063.Polakova H, Kadasi L, Zelinkova M. The yield and quality of DNA extracted from blood samples stored under various conditions. Bratisl Lek Listy. 1989;90(11):844-7. (In Slovak.)Bulla A, Witt B, Ammerlaan W, et al. Blood DNA Yield but Not Integrity or MethylationIs Impacted After Long-Term Storage. Biopreserv Biobank. 2016; 14(1):29-38. DOI: 10.1089/bio.2015.0045Bulla A, Witt B, Ammerlaan W, et al. Blood DNA Yield but Not Integrity or MethylationIs Impacted After Long-Term Storage. Biopreserv Biobank. 2016;14(1):29-38. doi:10.1089/bio.2015.0045.Schröder C, Steimer W. gDNA extraction yield and methylation status of blood samples are affected by long-term storage conditions. PLoS One. 2018; 13(2): e0192414. DOI: 10.1371/journal.pone.0192414.Schröder C, Steimer W. gDNA extraction yield and methylation status of blood samples are affected by long-term storage conditions. PLoS One. 2018;13(2):e0192414. doi:10.1371/journal.pone.0192414.Chen WC, Kerr R, May A, et al. The Integrity and Yield of Genomic DNA Isolated from Whole Blood Following Long-Term Storage at –30C. Biopreserv Biobank. 2018; 16(2): 106-113. DOI: 10.1089/bio.2017.0050.Chen WC, Kerr R, May A, et al. The Integrity and Yield of Genomic DNA Isolated from Whole Blood Following Long-Term Storage at -30ОC. Biopreserv Biobank. 2018;16(2):106-13. doi:10.1089/bio.2017.0050.Мешков А. Н., Ершова А. И., Деев А. Д. и др. Распределение показателей липидного спектра у мужчин и женщин трудоспособного возраста в российской федерации: результаты исследования ЭССЕ-РФ за 2012-2014гг. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2017;16(4):62-7. doi:10.15829/1728-8800-2017-4-62-67.Meshkov AN, Ershova АI, Deev АD, et al. Distribution of lipid profile values in economically active men and women in Russian Federation: results of the ESSE-RF study for the years 20122014. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2017;16(4):62-7. (In Russ.) doi:10.15829/1728-8800-2017-4-62-67.Ежов М. В., Близнюк С. А., Тмоян Н. А. и др. Регистр пациентов с семейной гиперхолестеринемией и пациентов очень высокого сердечно-сосудистого риска с недостаточной эффективностью проводимой гиполипидемической терапии (РЕНЕССАНС). Российский кардиологический журнал. 2019;(5):7-13. doi:10.15829/1560-4071-2019-5-7-13.Yezhov MV, Bliznyuk SA, Tmoyan NA, et al. Register of patients with familial hypercholesterolemia and patients of very high cardiovascular risk with lipid-lowering therapy underperformance (RENESSANS). Russian Journal of Cardiology. 2019;(5):7-13. (In Russ.) doi:10.15829/1560-4071-2019-5-7-13.QIAamp DNA Mini and Blood Mini Handbook — Qiagen [Electronic resource]. https://www.qiagen.com/us/resources/resourcedetail?id=62a200d6-faf4-469b-b50f2b59cf738962&lang=en. (data accessed 21.10.2020).QIAamp DNA Mini and Blood Mini Handbook — Qiagen [Electronic resource]. https://www.qiagen.com/us/resources/resourcedetail?id=62a200d6-faf4-469b-b50f2b59cf738962&lang=en. (data accessed 21.10.2020).Wang Y, Keith M, Leyme A, et al. Monitoring long-term DNA storage via absolute copy number quantification by ddPCR. Analytical Biochemistry. 2019;583:113363. doi:10.1016/j.ab.2019.113363.Wang Y, Keith M, Leyme A, et al. Monitoring long-term DNA storage via absolute copy number quantification by ddPCR. Analytical Biochemistry. 2019;583:113363. doi:10.1016/j.ab.2019.113363.Gallego PF, Ortega-Pinazo J, Martınez B, et al. On the Use of Buffy or Whole Blood for Obtaining DNA of High Quality and Functionality: What Is the Best Option? Biopreserv Biobank. 2019;17(6):577-82. doi:10.1089/bio.2019.0024.Gallego PF, Ortega-Pinazo J, Martınez B, et al. On the Use of Buffy or Whole Blood for Obtaining DNA of High Quality and Functionality: What Is the Best Option? Biopreserv Biobank. 2019;17(6):577-82. doi:10.1089/bio.2019.0024.Mark DL. Dried Blood Spots for Global Health Diagnostics and Surveillance: Opportunities and Challenges. Am J Trop Med Hyg. 2018;99(2):256-65. doi:10.4269/ajtmh.17-0889.Mark DL. Dried Blood Spots for Global Health Diagnostics and Surveillance: Opportunities and Challenges. Am J Trop Med Hyg. 2018;99(2):256-65. doi:10.4269/ajtmh.17-0889.Hollegaard MV, Grove J, Thorsen P, et al. High-throughput genotyping on archived dried blood spot samples. Genetic testing and molecular biomarkers. 2009;13(2):173-9. doi:10.1089/gtmb.2008.0073.Hollegaard MV, Grove J, Thorsen P, et al. High-throughput genotyping on archived dried blood spot samples. Genetic testing and molecular biomarkers. 2009;13(2):173-9. doi:10.1089/gtmb.2008.0073.Hendrix MM, Cuthbert CD, Cordovado SK. Assessing the Performance of Dried-Blood-Spot DNA Extraction Methods in Next Generation Sequencing. International Journal of Neonatal Screening. 2020;6(2):36. doi:10.3390/ijns6020036.Hendrix MM, Cuthbert CD, Cordovado SK. Assessing the Performance of Dried-Blood-Spot DNA Extraction Methods in Next Generation Sequencing. International Journal of Neonatal Screening. 2020;6(2):36. doi:10.3390/ijns6020036.McClendon-Weary B, Putnick DL, Robinson S, et al. Little to Give, Much to Gain-What Can You Do With a Dried Blood Spot? Current Environmental Health Reports. 2020;7:211-21. doi:10.1007/ s40572-020-00289-y.McClendon-Weary B, Putnick DL, Robinson S, et al. Little to Give, Much to Gain-What Can You Do With a Dried Blood Spot? Current Environmental Health Reports. 2020;7:211-21. doi:10.1007/ s40572-020-00289-y.Ivanova NV, Kuzmina ML. Protocols for dry DNA storage and shipment at room temperature. Molecular Ecology Resources. 2013;13:890-8. doi:10.1111/1755 0998.12134.Ivanova NV, Kuzmina ML. Protocols for dry DNA storage and shipment at room temperature. Molecular Ecology Resources. 2013;13:890-8. doi:10.1111/1755 0998.12134.Liu X, Li Q, Wang X, et al. Evaluation of DNA/RNAshells for room temperature nucleic acids storage. Biopreservation and biobanking. 2015;13(1):49-55. doi:10.1089/bio.2014.0060.Liu X, Li Q, Wang X, et al. Evaluation of DNA/RNAshells for room temperature nucleic acids storage. Biopreservation and biobanking. 2015;13(1):49-55. doi:10.1089/bio.2014.0060.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.