Research Article

Application of the NucliSENS easyMAG system for nucleic acid extraction: optimization of DNA extraction for molecular diagnosis of parasitic and fungal diseases

Application du système NucliSENS easyMAG pour l’extraction des acides nucléiques : optimisation de l’extraction d’ADN pour le diagnostic moléculaire des parasitoses et mycoses

¹ Aix-Marseille Université, Faculté de Médecine, UMR MD3, 13284 Marseille, France
² APHM, Hôpital de la Timone, Laboratoire de Parasitologie-Mycologie, 13385 Marseille, France

^* Corresponding author: cmary@ap-hm.fr

Received: 11 July 2013
Accepted: 28 November 2013

Abstract

During the last 20 years, molecular biology techniques have propelled the diagnosis of parasitic diseases into a new era, as regards assay speed, sensitivity, and parasite characterization. However, DNA extraction remains a critical step and should be adapted for diagnostic and epidemiological studies. The aim of this report was to document the constraints associated with DNA extraction for the diagnosis of parasitic diseases and illustrate the adaptation of an automated extraction system, NucliSENS easyMAG, to these constraints, with a critical analysis of system performance. Proteinase K digestion of samples is unnecessary with the exception of solid tissue preparation. Mechanically grinding samples prior to cell lysis enhances the DNA extraction rate of fungal cells. The effect of host-derived nucleic acids on the extraction efficiency of parasite DNA varies with sample host cell density. The optimal cell number for precise parasite quantification ranges from 10 to 100,000 cells. Using the NucliSENS easyMAG technique, the co-extraction of inhibitors is reduced, with an exception for whole blood, which requires supplementary extraction steps to eliminate inhibitors.

Résumé

Durant les vingt dernières années, l’avènement des techniques de biologie moléculaire a révolutionné le diagnostic des maladies parasitaires sur le plan de la rapidité, de la sensibilité et du typage des parasites. Cependant l’extraction des acides nucléiques reste une étape critique qui doit être adaptée au diagnostic et à l’épidémiologie. L’objectif de ce travail est d’illustrer les contraintes liées à l’extraction d’ADN en vue du diagnostic des parasitoses et de proposer les adaptations nécessaires à l’utilisation d’un système automatisé, NucliSENS easyMAG, en procédant à une analyse critique de ses performances. Ce système permet d’éviter le prétraitement par la protéinase K à l’exception des tissus solides. Le broyage mécanique avant la lyse cellulaire améliore l’extraction de l’ADN des cellules fongiques. L’effet des acides nucléiques dérivés de l’hôte sur le rendement d’extraction de l’ADN du parasite varie en fonction de la densité en cellules de l’échantillon de l’hôte. Le nombre optimal de cellules pour une quantification précise des parasites varie de 10 à 100,000 cellules. En utilisant la technique NucliSENS easyMAG, la co-extraction des inhibiteurs est réduite, avec une exception pour le sang total, qui nécessite des étapes d’extraction supplémentaires pour éliminer les inhibiteurs.