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Selection, characterization, and application of DNA aptamers for detection of Mycobacterium tuberculosis secreted protein MPT64 - 09/10/17

Doi : 10.1016/j.tube.2017.03.004 
Marzhan Sypabekova a, b, Aliya Bekmurzayeva a, b, Ronghui Wang d, Yanbin Li d, Claude Nogues e, Damira Kanayeva c,
a Laboratory of Biosensors and Bioinstruments, National Laboratory Astana, Nazarbayev University, 53 Kabanbay batyr Avenue, Astana, 010000, Kazakhstan 
b School of Engineering, Nazarbayev University, 53 Kabanbay batyr Avenue, Astana, 010000, Kazakhstan 
c Department of Biology, School of Science and Technology, Nazarbayev University, 53 Kabanbay batyr Avenue, Astana, 010000, Kazakhstan 
d Department of Biological and Agricultural Engineering, University of Arkansas, Fayetteville, AR, 72701, USA 
e LBPA, IDA, ENS Cachan, CNRS, Université Paris-Saclay, F-94235, Cachan, France 

Corresponding author.

Abstract

Rapid detection of Mycobacterium tuberculosis (Mtb), an etiological agent of tuberculosis (TB), is important for global control of this disease. Aptamers have emerged as a potential rival for antibodies in therapeutics, diagnostics and biosensing due to their inherent characteristics. The aim of the current study was to select and characterize single-stranded DNA aptamers against MPT64 protein, one of the predominant secreted proteins of Mtb pathogen. Aptamers specific to MPT64 protein were selected in vitro using systematic evolution of ligands through exponential enrichment (SELEX) method. The selection was started with a pool of ssDNA library with randomized 40-nucleotide region. A total of 10 cycles were performed and seventeen aptamers with unique sequences were identified by sequencing. Dot Blot analysis was performed to monitor the SELEX process and to conduct the preliminary tests on the affinity and specificity of aptamers. Enzyme linked oligonucleotide assay (ELONA) showed that most of the aptamers were specific to the MPT64 protein with a linear correlation of R2 = 0.94 for the most selective. Using Surface Plasmon Resonance (SPR), dissociation equilibrium constant KD of 8.92 nM was obtained. Bioinformatics analysis of the most specific aptamers revealed the existence of a conserved as well as distinct sequences and possible binding site on MPT64. The specificity was determined by testing non-target ESAT-6 and CFP-10. Negligible cross-reactivity confirmed the high specificity of the selected aptamer. The selected aptamer was further tested on clinical sputum samples using ELONA and had sensitivity and specificity of 91.3% and 90%, respectively. Microscopy, culture positivity and nucleotide amplification methods were used as reference standards. The aptamers studied could be further used for the development of medical diagnostic tools and detection assays for Mtb.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Mycobacterium tuberculosis, Diagnostics, MPT64, Aptamer, SELEX


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Vol 104

P. 70-78 - mai 2017 Retour au numéro
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  • Clinical evaluation of the Abbott RealTime MTB Assay for direct detection of Mycobacterium tuberculosis-complex from respiratory and non-respiratory samples
  • Vladimira Hini?, Kinga Feuz, Selda Turan, Andrea Berini, Reno Frei, Karin Pfeifer, Daniel Goldenberger
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  • Activity of rifampicin and linezolid combination in Mycobacterium tuberculosis
  • Flaviane Granero Maltempe, Katiany Rizzieri Caleffi-Ferracioli, Renata Claro Ribeiro do Amaral, Fernanda de Oliveira Demitto, Vera Lúcia Dias Siqueira, Regiane Bertin de Lima Scodro, Mário Hiroyuki Hirata, Fernando Rogério Pavan, Rosilene Fressatti Cardoso

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