izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-1-70-74izmertech-1493Research ArticleМЕДИЦИНСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMEDICAL AND BIOLOGICAL MEASUREMENTSМетрологическое обеспечение анализа последовательности нуклеиновых кислотMetrological support of sequence analysis of nucleic acidshttps://orcid.org/0000-0003-0580-1352МелковаО. Н.MelkovaО. N.

Ольга Николаевна Мелкова

Москва

Оlga N. Melkova

Moscow

melkova@vniims.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6076-4569КулябинаЕ. В.KulyabinaE. V.

Елена Валериевна Кулябина

Москва

Elena V. Kulyabina

Moscow

kuliabina@vniims.ruФоминаС. Ю.FominaS. Yu.

Светлана Юрьевна Фомина

Москва

Svetlana Yu. Fomina

Moscow

fomina@vniro.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4305-8726ВолковА. А.VolkovA. A.

Александр Анатольевич Волков

Москва

Alexander A. Volkov

Moscow

alexavolkov@gmail.comВсероссийский научно-исследовательский институт метрологической службыРоссияRussian Research Institute for Metrological ServiceRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографииРоссияRussian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO)Russian Federation202320032023017074Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1493

Предложено метрологическое обеспечение процесса молекулярно-генетической идентификации. Основная задача при анализе дезоксирибонуклеиновых и рибонуклеиновых кислот – установление нуклеотидной последовательности, дающей представление о роли и функционировании нуклеиновых кислот в живых системах, а также происхождении биологических объектов при молекулярно-генетической идентификации. Молекулярно-генетическая идентификация основана на современных методах исследования последовательностей дезоксирибонуклеиновых кислот, наследуемых живыми организмами из поколения в поколение. Сопоставление последовательности дезоксирибонуклеиновых кислот в ряде случаев необходимо для установления аутентичности биологических объектов, определения биологической принадлежности, либо определения степени родственной близости с другими объектами. Рассмотрены задачи метрологического обеспечения молекулярно-генетической идентификации методом секвенирования дезоксирибонуклеиновых кислот по Сенгеру с использованием флуоресцентно-меченных терминаторов реакции и капиллярного электрофореза.

Разработаны методы и средства метрологического обеспечения анализа дезоксирибонуклеиновых и рибонуклеиновых кислот, которое включает в себя определение нуклеотида как мономера нуклеиновой кислоты, использование последовательности нуклеотидов нуклеиновых кислот, применяемых в аттестованных методиках методов и процедур, генетического анализатора как измерительного средства и соответствующей вспомогательной аппаратуры, а также применение стандартного образца известной последовательности дезоксирибонуклеиновой кислоты. Испытан и утверждён тип стандартного образца фрагмента митохондриальной дезоксирибонуклеиновой кислоты человека. Проведены испытания отечественного геномного анализатора Нанофор 05. Разработаны и аттестованы две методики: измерений последовательности нуклеотидов участка контрольного региона митохондриальной дезоксирибонуклеиновой кислоты рыб семейств осетровые и веслоносые секвенированием по Сенгеру и измерений последовательности нуклеотидов 5’ участка гена COI митохондриальной дезоксирибонуклеиновой кислоты водных биологических ресурсов секвенированием по Сенгеру. Обе методики измерений основаны на использовании флуоресцентно-меченных терминаторов реакции и капиллярного электрофореза. Результаты актуальны для применения в исследованиях дезоксирибонуклеиновой кислоты в области биологических наук, пищевой промышленности, биотехнологии и ДНК-криминалистике.

Metrological support for the process of molecular genetic identification is provided. An establishment of a nucleotide sequence is the general aim in nucleic acids analysis. A nucleotide sequence of DNA/RNA is the key information which gives an idea of the role and functioning of nucleic acids in living systems, as well as it allows establishing the origin of biological objects during molecular genetic identification. The molecular genetic identification is based on modern methods of research in the sequencing of DNA, which is inherited from generation to next generation of living organisms. DNA sequence comparison in some cases is mandatory to establish the authenticity of biological objects and to determine biological affiliation or kinship with other biological objects. The problems of metrological support of molecular genetic identification by Sanger DNA sequencing using fluorescently labeled reaction terminators and the use of capillary electrophoresis on the example of fish identification are considered. Metrological support of the process includes the use of such definitions as a nucleotide (the nucleic acid monomer), a sequence of nucleotides of nucleic acids. Also, it involves the procedures used in certified methods, a standard sample of a known DNA sequence of an approved type, and a genetic analyzer.

Standard Reference Materials of a fragment of human mitochondrial DNA was developed, approved, entered into the Federal registry. The tests of the domestic genetic analyzer Nanophore 05 were carried out. Two measurement procedures “The measurement methodology the partial nucleotide sequence of the control region of mitochondrial DNA of fish (families Acipenseridae and Polyodontidae) by Sanger sequencing with fluorescently-labeled terminators and using capillary electrophoresis” and “The measurement methodology the nucleotide sequence of the 5’ region of the mitochondrial COI gene of water biological resources by Sanger sequencing with fluorescently-labeled terminators and using capillary electrophoresis” were tested and certified. The results are relevant to research in biological sciences, the food industry, biotechnology, and DNA forensics.

единицы величинпоследовательность нуклеотидовсеквенирование ДНКметрологическое обеспечениестандартный образецметодики измерениймолекулярно-генетическая идентификацияphysical quantity and its unitsspecific sequence within DNA or RNADNAsequencingmetrological supportreference materialmeasurement proceduresmolecular-genetic identificationReferencesRatnasingham S, Hebert P. D. N. Molecular Ecology Notes, 2007, vol. 7, no. 3, pp. 355–364. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01678.xRatnasingham S, Hebert P. D. N. Molecular Ecology Notes, 2007, vol. 7, no. 3, pp. 355–364. https://doi.org/10.1111/j.1471-8286.2007.01678.xGunnar Nordin, René Dybkaer, Urban Forsum, Xavier FuentesArderiu, Françoise Pontet. Pure and Applied Chemistry. 2018, vol. 90, no. 5, pp. 913–935. https://doi.org/10.1515/pac-2011-0613Gunnar Nordin, René Dybkaer, Urban Forsum, Xavier FuentesArderiu, Françoise Pontet. Pure and Applied Chemistry. 2018, vol. 90, no. 5, pp. 913–935. https://doi.org/10.1515/pac-2011-0613Международная система единиц SI. Изд. 9-е. 2019. URL: https://www.vniim.ru/files/SI-2019.pdf (дата обращения: 18.08.2022).International system of units SI, Ed. 9th, 2019, available at: https://www.vniim.ru/files/SI-2019.pdf (accessed: 18.08.2022) (In Russ.)]Голубев С. С., Кононогов С. А., Равин Н. В, Скрябин К. Г. Выбор эталона для определения нуклеотидных последовательностей молекул ДНК // Измерительная техника. 2011. № 12. C. 45–47.Golubev S. S., Kononogov S. A., Ravin N. V., Skryabin K. G. Measurement Techniques. 2012, vol. 54, pp. 1408–1411. https://doi.org/10.1007/s11018-012-9903-4 ]Голубев С. С., Кононогов С. А., Кудеяров Ю. А., Марданов А. В., Николаева П. Ю., Равин Н. В., Скрябин К. Г. Метрологическое обеспечение секвенирования молекул ДНК // Измерительная техника. 2012. № 3. C. 64–72.Golubev S. S., Kononogov S. A., Kudeyarov Yu. A., Mardanov A. V., Nikolaeva P. Yu., Ravin N. V., Skryabin K. G. Measurement Techniques. 2012, vol. 55, pp. 345–350. https://doi.org/10.1007/s11018-012-9962-6 ]NIST Sertificate of Analysis. Standard Reference Material 2392-I, available at: https://www-s.nist.gov/m-srmors/ certificates/2392.pdf (accessed: 18.08.2022).NIST Sertificate of Analysis. Standard Reference Material 2392-I, available at: https://www-s.nist.gov/m-srmors/ certificates/2392.pdf (accessed: 18.08.2022).Levin B. C., Holland K. A., Hancock D. K., Coble M., Parsons T. J., Kienker L. J., Williams D. W., Jones M. P., Richie K. L. Mitochondrion. 2003, vol. 2, no. 6, pp. 387–400. https://doi.org/10.1016/S1567-7249(03)00010-2Levin B. C., Holland K. A., Hancock D. K., Coble M., Parsons T. J., Kienker L. J., Williams D. W., Jones M. P., Richie K. L. Mitochondrion. 2003, vol. 2, no. 6, pp. 387–400. https://doi.org/10.1016/S1567-7249(03)00010-2Anderson S., Bankier A., Barrell B. et al. Nature. 1981, no. 290, pp. 457–465. https://doi.org/10.1038/290457a0Anderson S., Bankier A., Barrell B. et al. Nature. 1981, no. 290, pp. 457–465. https://doi.org/10.1038/290457a0Волков А. А., Волков И. А., Плугов А. Г., Кулябина Е. В., Мелкова О. А., Лавров Г. С., Бочарова Д. В., Алексеев Я. И. Генетический анализатор Нанофор 05 в качестве средства измерений при секвенировании ДНК // Измерительная техника. 2021. № 1. С. 60–65. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-1-60-65Volkov A. A., Volkov I. A., Plugov A. G., Kulyabina E. V., Melkova O. N., Lavrov G. S., Bocharova D. V., Alekseev Ya. I. Measurement Techniques. 2021, vol. 64, pp. 64–69. https://doi.org/10.1007/s11018-021-01897-2 ]Бородинов А. Г., Манойлов В. В., Заруцкий И. В. и др. Поколения методов секвенирования ДНК (обзор) // Научное приборостроение. 2022. Т. 30. № 4. С. 3–20.Borodinov A. G., Manoilov V. V., Zarutsky I. V., Petrov A. I., Kurochkin V. E. Nauchnoe Priborostroenie. 2020, vol. 30, no. 4 (In Russ.)] https://doi.org/10.18358/np-30-4-i320

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