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Optimizing liquefaction and decontamination of sputum for DNA extraction from Mycobacterium tuberculosis - 02/02/22

Doi : 10.1016/j.tube.2021.102159 
Anzaan Dippenaar a, b, , 1 , Nabila Ismail a, 1, Melanie Grobbelaar a, Selien Oostvogels b, Margaretha de Vos a, 3, Elizabeth M. Streicher a, Tim H. Heupink b, Annelies van Rie b, 2, Robin M. Warren a, 2
a Department of Science and Innovation-National Research Foundation Centre for Excellence for Biomedical Tuberculosis Research, South African Medical Research Council Centre for Tuberculosis Research, Division of Molecular Biology and Human Genetics, Faculty of Medicine and Health Sciences, Stellenbosch University, Tygerberg, South Africa 
b Tuberculosis Omics Research Consortium, Department of Family Medicine and Population Health, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Antwerp, Antwerp, Belgium 

Corresponding author. Department of Science and Innovation-National Research Foundation Centre for Excellence for Biomedical Tuberculosis Research, SAMRC Centre for Tuberculosis Research, Division of Molecular Biology and Human Genetics, Faculty of Medicine and Health Sciences, Stellenbosch University, Tygerberg, South Africa.Department of Science and Innovation-National Research Foundation Centre for Excellence for Biomedical Tuberculosis ResearchSAMRC Centre for Tuberculosis ResearchDivision of Molecular Biology and Human GeneticsFaculty of Medicine and Health SciencesStellenbosch UniversityTygerbergSouth Africa

Abstract

Whole genome sequencing (WGS) can investigate the entire Mycobacterium tuberculosis (Mtb) genome but currently requires large amounts of mycobacterial DNA, necessitating culture. Culture-free Mtb WGS could revolutionize the clinical use of WGS but is hampered by the high viscosity, low mycobacterial load, and high contamination with bacterial and human DNA in sputum samples. To improve the sputum liquefaction and decontamination step prior to DNA extraction, we assessed the efficiency of Myco-TB, MycoPrep, and Sputolysin with/without TiKa-Kic in liquefying and decontaminating sputum and aimed to evaluate the effect of these approaches on mycobacterial viability, and Mtb DNA quality and quantity. Experiments using spiked sputum samples showed that Myco-TB and BD MycoPrep with standard (15 min) or increased (30 min) incubation time, but not reduced (7,5 min) incubation time performed well in liquefying and decontaminating sputum. No difference in DNA quality or quantity, contamination, or the amount of human DNA present was observed. In comparison, Sputolysin with/without TiKa-Kic was less effective for liquefaction and decontamination of sputum. PCR amplification of the human GAPDH gene after sputum treatment, showed the presence of human DNA in all samples, regardless of sputum treatment. Focused efforts are needed to deplete contaminating DNA for culture-free Mtb WGS.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Myco-TB and BD MycoPrep have similar liquefaction and decontamination efficiency.
Sputolysin ± TiKa-Kic is not effective for sputum liquefaction and decontamination.
DNase treatment of sediments did not completely deplete human DNA.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Tuberculosis, Liquefaction, Decontamination, DNA extraction, Sequencing


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Vol 132

Article 102159- janvier 2022 Retour au numéro
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