Срок хранения образцов цельной крови в биобанке и выход выделенной из нее дезоксирибонуклеиновой кислоты при проведении генетических исследований

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

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. 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. 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.

1. Elliott 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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 1738-3544

6. 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).

7. 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).

8. 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.

9. 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.

10. 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.2015.0045

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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).

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.