• Genomics & Informatics
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• 제21권2호
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• pp.24.1-24.7
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• 2023

Assays of clinical diagnosis and species identification using molecular markers are performed according to a quantitative method in consideration of sensitivity, cost, speed, convenience, and specificity. However, typical polymerase chain reaction (PCR) assay is difficult to quantify and have various limitations. In addition, to perform quantitative analysis with the quantitative real-time PCR (qRT-PCR) equipment, a standard curve or normalization using reference genes is essential. Within the last a decade, previous studies have reported that the digital PCR (dPCR) assay, a third-generation PCR, can be applied in various fields by overcoming the shortcomings of typical PCR and qRT-PCR assays. We selected Stilla Naica System (Stilla Technologies), Droplet Digital PCR Technology (Bio-Rad), and Lab on an Array Digital Real-Time PCR analyzer system (OPTOLANE) for comparative analysis among the various droplet digital PCR platforms currently in use commercially. Our previous study discovered a molecular marker that can distinguish Hanwoo species (Korean native cattle) using Hanwoo-specific genomic structural variation. Here, we report the pros and cons of the operation of each dPCR platform from various perspectives using this species identification marker. In conclusion, we hope that this study will help researchers to select suitable dPCR platforms according to their purpose and resources.

• KSBB Journal
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• 제23권4호
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• pp.303-310
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• 2008

소의 혈액, 세포, 조직, 기관 등 소유래 물질을 원료로 사용한 생물의약품, 조직공학제제, 세포치료제의 경우 소유래 원료물질에 다양한 바이러스가 오염된 사례가 있기 때문에 바이러스 안전성 검증이 필수적이다. BPIV3는 동물 세포주, 우혈청 등에 가장 흔하게 오염되는 바이러스이다. 소유래 물질을 원료로 하는 생물의약품, 조직공학제제, 세포치료제 등에서 BPIV3 안전성을 확보하기 위해, 원료물질, 제조공정, 완제품에서 BPIV3를 정량적으로 검출하고, 제조공정에서 BPIV3 제거 검증을 위한 시험법으로 활용이 가능한 BPIV3 real-time RT-PCR 시험법을 확립하였다. BPIV3에 특이적인 primer를 선별하였으며, 형광염료 SYBR Green I을 사용하여 BPIV3 RNA 정량 검출 시험법을 최적화하였다. 세포배양법에 의한 감염역가와 비교한 결과 real-time RT-PCR 민감도는 2.8 $TCID_{50}/mL$이었다. 확립된 시험법의 신뢰성 (reliability)을 보증하기 위해 시험법 검증을 실시한 결과 특이성 (specificity)과 재현성 (reproducibility)이 우수함을 확인하였다. 확립된 real-time RT-PCR을 생물의 약품 제조공정 검증에 적용할 수 있는지 확인하기 위하여 인위적으로 BPIV3를 오염시킨 CHO 세포주와 소유래 콜라겐에서 BPIV3 검출 시험을 실시하였다. BPIV3를 감염시킨 CHO 세포와 세포배양 상청액에서 BPIV3를 정량적으로 검출할 수 있었다. 소유래 콜라겐에서도 7.8 $TCID_{50}/mL$ 까지 정량적으로 검출할 수 있었다. 위와 같은 결과에서 확립된 BPIV3 real-time RT-PCR 시험법은 생물의약품 안전성 보증을 위한 세포주 검증, 생물의약품 생산 공정 검증, 바이러스 제거 공정 검증 등에서 감염역가 시험법과 같은 생물학적 시험법을 대신할 수 있는 신속하고, 특이성과 민감성이 우수한 시험법임을 확인하였다.

• 한국육종학회지
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• 제43권5호
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• pp.448-456
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• 2011

적색 과육 '홍양' 품종에서 차등발현하는 유전자를 찾기 위하여 mirror orientation selection (MOS)과 결합된 suppression subtractive hybridization (SSH) 실험을 수행하였다. 그 결과, 288개의 cDNA clone을 확보하였으며, colony PCR을 통해 192개의 positive clone을 선발하였고, 이들을 sequencing하였다. NCBI/Genbank 데이터베이스의 BLAST 검색를 이용하여 염기서열을 분석한 결과, 30개의 clone에서 기존에 알려진 유전자기능과의 유사성을 확인할 수 있었으며, 10개의 clone이 특이유전자였다. 그 중 3개의 clone(AcF21, AcF42, AcF106)은 과실 후숙과 관련된 ACC-oxidase와 상동성이 있었다. SSH의 결과를 통해 얻어진 이 유전자들의 차등발현양상을 확인하기 위하여 reverse transcription PCR(RT-PCR)과 quantitative real-time PCR(qReal-time PCR) 분석을 실시하였다. qReal-time PCR분석과 RT-PCR분석에서 모두 동일한 결과를 확인할 수 있었으며, 3개 clone 모두 '홍양'에서의 유전자발현수준이 '헤이워드'보다 더 높았다. AcF21은 다른 유전자들보다 가장 높은 발현수준을 나타내었는데, 만개 후 120일과 160일 모두 '홍양'에서의 발현수준이 높았다.

• 식물병연구
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• 제27권3호
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• pp.120-127
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• 2021

식물 바이러스는 작물 수확량에 상당한 손실을 일으키고 작물 생산을 지속적으로 위협하여 세계 식량 안보에 심각한 위협이 된다. 그 중 tomato spotted wilt virus (TSWV)는 주로 원예작물을 감염시키는 가장 위협적인 식물 바이러스로 넓은 기주 범위를 가진다. Reverse-transcription quantitative real-time PCR (RT-qPCR)은 TSWV의 민감한 검출을 위해 널리 사용되고 있지만 표준화의 어려움으로 인해 유용성이 감소한다. 따라서 본 연구에서는 TSWV 검출을 위해 민감하고 정확한 reverse transcription droplet digital polymerase chain reaction (RT-ddPCR)을 확립하였다. TSWV 검출에 대한 RT-qPCR 및 RT-ddPCR의 민감도를 비교하였고, TSWV에 대한 RT-ddPCR의 특이성 분석은 고추에서 주로 발생하는 바이러스 및 음성 대조군에서 특이성을 확인한 결과 증폭되지 않았다. RT-ddPCR 및 RTqPCR에 의해 측정된 TSWV의 선형회귀곡선은 모두 높은 선형성을 나타냈지만, RT-ddPCR 분석이 10배 이상 더 민감하고 더 낮은 TSWV의 copy 수를 검출할 수 있었다. 종합적으로, 우리의 연구 결과는 RT-ddPCR이 TSWV 검출에 대해 높은 민감도와 특이성을 제공하고 낮은 농도의 현장 시료에서 TSWV 검출하는 데 적합하다는 것을 보여준다.

• BMB Reports
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• 제40권2호
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• pp.226-231
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• 2007

Housekeeping genes are widely used as internal controls in a variety of study types, including real time RT-PCR, microarrays, Northern analysis and RNase protection assays. However, even commonly used housekeeping genes may vary in stability depending on the cell type or disease being studied. Thus, it is necessary to identify additional housekeeping-type genes that show sample-independent stability. Here, we used statistical analysis to examine a large human microarray database, seeking genes that were stably expressed in various tissues, disease states and cell lines. We further selected genes that were expressed at different levels, because reference and target genes should be present in similar copy numbers to achieve reliable quantitative results. Real time RT-PCR amplification of three newly identified reference genes, CGI-119, CTBP1 and GOLGAl, alongside three well-known housekeeping genes, B2M, GAPD, and TUBB, confirmed that the newly identified genes were more stably expressed in individual samples with similar ranges. These results collectively suggest that statistical analysis of microarray data can be used to identify new candidate housekeeping genes showing consistent expression across tissues and diseases. Our analysis identified three novel candidate housekeeping genes (CGI-119, GOLGA1, and CTBP1) that could prove useful for normalization across a variety of RNA-based techniques.

• The Plant Pathology Journal
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• 제27권4호
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• pp.301-309
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• 2011

The filamentous fungus Fusarium graminearum is an important cereal pathogen. Although quantitative realtime PCR (qRT-PCR) is commonly used to analyze the expression of important fungal genes, no detailed validation of reference genes for the normalization of qRT-PCR data has been performed in this fungus. Here, we evaluated 15 candidate genes as references, including those previously described as housekeeping genes and those selected from the whole transcriptome sequencing data. By a combination of three statistical algorithms (BestKeeper, geNorm, and NormFinder), the variation in the expression of these genes was assessed under different culture conditions that favored mycelial growth, sexual development, and trichothecene mycotoxin production. When favoring mycelial growth, GzFLO and GzUBH expression were most stable in complete medium. Both EF1A and GzRPS16 expression were relatively stable under all conditions on carrot agar, including mycelial growth and the subsequent perithecial induction stage. These two genes were also most stable during trichothecene production. For the combined data set, GzUBH and EF1A were selected as the most stable. Thus, these genes are suitable reference genes for accurate normalization of qRT-PCR data for gene expression analyses of F. graminearum and other related fungi.

• The Plant Pathology Journal
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• 제38권4호
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• pp.417-422
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• 2022

Apple stem grooving virus (ASGV) is a destructive viral pathogen of pome fruit trees that causes significant losses to fruit production worldwide. Obtaining ASGV-free propagation materials is essential to reduce economic losses, and accurate and sensitive detection methods to screen ASGV-free plantlets during in vitro propagation are urgently necessary. In this study, ASGV was sensitively and accurately quantified from in vitro propagated apple plantlets using a reverse transcription droplet digital polymerase chain reaction (RT-ddPCR) assay. The optimized RT-ddPCR assay was specific to other apple viruses, and was at least 10-times more sensitive than RT-real-time quantitative PCR assay. Furthermore, the optimized RT-ddPCR assay was validated for the detection and quantification of ASGV using micropropagated apple plantlet samples. This RT-ddPCR assay can be utilized for the accurate quantitative detection of ASGV infection in ASGV-free certification programs, and can thus contribute to the production of ASGV-free apple trees.

• The Plant Pathology Journal
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• 제35권2호
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• pp.164-171
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• 2019

An assay for detecting Apple scar skin viroid (ASSVd) was developed based on nucleic acid sequence based amplification (NASBA) in combination with realtime detection during the amplification process using molecular beacon. The ASSVd specific primers for amplification of the viroid RNA and molecular beacon for detecting the viroid were designed based on highly conserved regions of several ASSVd sequences including Korean isolate. The assay had a detection range of $1{\times}10^4$ to $1{\times}10^{12}$ ASSVd RNA $copies/{\mu}l$ with reproducibility and precision. Following the construction of standard curves based on time to positive (TTP) value for the serial dilutions ranging from $1{\times}10^7$ to $1{\times}10^{12}$ copies of the recombinant plasmid, a standard regression line was constructed by plotting the TTP values versus the logarithm of the starting ASSVd RNA copy number of 10-fold dilutions each. Compared to the established RT-PCR methods, our method was more sensitive for detecting ASSVd. The real-time quantitative NASBA method will be fast, sensitive, and reliable for routine diagnosis and selection of viroid-free stock materials. Furthermore, real-time quantitative NASBA may be especially useful for detecting low levels in apple trees with early viroid-infection stage and for monitoring the influence on tree growth.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.115-125
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• 2021

칼슘-의존성 단백질 카이네이즈(CDPK)는 식물의 Ca2+ 매개 신호 전달에 필수적인 역할을 한다. CDPK는 염분, 저온, 가뭄 등과 같은 비생물적 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 벼의 CDPK는 31개의 유전자로 구성된 거대 다유전자군으로 되어 있지만, 단지 일부 벼의 CDPK 기능만이 확인되었다. 따라서, 벼에서 OsCPK11의 기능을 알아보기 위해, 이 연구는 염분, 저온 및 가뭄과 같은 비생물적 스트레스 조건에서 벼의 야생형과 ND0001 oscpk11 돌연변이체의 OsCPK11 발현 분석에 초점을 맞추었다. 염분, 저온, 가뭄 스트레스 처치를 위해 유식물을 각각 200 mM NaCl, 4℃, 20% PEG 6,000에 노출시켰다. 야생형과 ND0001 돌연변이체에서 OsCPK11의 발현을 확인하기 위해 RT-PCR과 quantitative real-time PCR을 수행하였다. RT-PCR 결과에 의하면, 야생형과 이형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11 전사체가 검출되었지만, 동형접합성 돌연변이체에서는 검출되지 않았다. Quantitative real-time PCR 결과에 의하면 야생형에서 염분, 저온, 가뭄 스트레스에 의해 OsCPK11의 상대적인 발현이 증가하였으며, 각각 24시간, 6시간, 24시간 후 최대 수준에 도달하였다. ND0001 동형접합성 돌연변이체의 OsCPK11의 상대적 발현은 야생형에 비해 현저히 감소하였다. 이러한 결과는 oscpk11 동형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11발현을 완전히 저해하며, OsCPK11유전자 발현 조절이 염분, 저온 및 가뭄 스트레스 신호 전달 과정에 관여할 수 있음을 의미한다.

• The Plant Pathology Journal
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• 제39권4호
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• pp.309-318
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• 2023

Huanglongbing (HLB) is one of the most destructive diseases in citrus, which imperils the sustainability of citriculture worldwide. The presumed causal agent of HLB, 'Candidatus Liberibacter asiaticus' (CLas) is a non-culturable phloem-limited α-proteobacterium transmitted by Asian citrus psyllids (ACP, Diaphorina citri Kuwayama). A widely adopted method for HLB diagnosis is based on quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR). Although HLB diagnostic qPCR provides high sensitivity and good reproducibility, it is limited by time-consuming DNA preparation from plant tissue or ACP and the requirement of proper lab instruments including a thermal cycler to conduct qPCR. In an attempt to develop a quick assay that can be deployed in the field for CLas detection, we developed a real-time loop-mediated isothermal amplification (rt-LAMP) assay by targeting the CLas five copy nrdB gene. The rt-LAMP assay using various plant sample types and psyllids successfully detected the nrdB target as low as ~2.6 Log10 copies. Although the rt-LAMP assay was less sensitive than laboratory-based qPCR (detection limit ~10 copies), the data obtained with citrus leaf and bark and ACP showed that the rt-LAMP assay has >96% CLas detection rate, compared to that of laboratory-based qPCR. However, the CLas detection rate in fibrous roots was significantly decreased compared to qPCR due to low CLas titer in some root DNA sample. We also demonstrated that the rt-LAMP assay can be used with a crude leaf DNA extract which is fully deployable in the field for quick and reliable HLB screening.