Rapid molecular diagnostics of large deletional β0-thalassemia (3.5 kb and 45 kb) using colorimetric LAMP in various thalassemia genotypes

• DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e08372
• Publication Date: 2021-11-12T07:10:29Z
• Authors: Wanicha Tepakhan; Wittaya Jomoui
• Keywords: 0301 basic medicine; Science (General); Genotype; Molecular biology; Biomedical Engineering; FOS: Health sciences; FOS: Medical engineering; DNA Nanotechnology and Bioanalytical Applications; Diagnostic Methods for COVID-19 Detection; Gene; Molecular testing; Q1-390; 03 medical and health sciences; Engineering; Biochemistry, Genetics and Molecular Biology; Health Sciences; Concordance; Genetics; 3.5 kb deletion; Molecular Biology; Diagnostics; Biology; H1-99; Life Sciences; Loop-mediated isothermal amplification; 3. Good health; 45 kb deletion; Social sciences (General); Infectious Diseases; FOS: Biological sciences; β-thalassemia; Physical Sciences; Paper-Based Diagnostic Devices; Medicine; Thalassemia; Alpha-thalassemia; Research Article

β-thalassemia is an inherited disorder that is reported worldwide. Two common β0-thalassemia mutations (3.5 kb and 45 kb deletions) are prevalent in Southeast Asia and Thailand. Identification of these defects is essential to population screening and prenatal diagnosis. We aimed to develop colorimetric LAMP based on a phenol red indicator and validate it on various thalassemia genotypes.Colorimetric LAMP assays for detecting β0-thalassemia 3.5- and 45-kb deletions were developed and validated on 254 routine clinical samples. The results of the assays could be interpreted by the naked eye and compared with the gold standard gap-PCR.A total of 254 samples related to seven phenotypes and 27 different genotype groups showed 100% concordance between the colorimetric LAMP assays and gap-PCR for detecting β0-thalassemia (3.5- and 45-kb deletions). The sensitivity, specificity, NPV, and PPV were calculated as 100% for both β0-thalassemia 3.5- and 45-kb deletion detection. The comparison of the usefulness of colorimetric LAMP assays and conventional methods was demonstrated in this study.The developed colorimetric LAMP assays are rapid, simple, and highly cost effective and can be interpreted by the naked eye. These assays should be applied for screening deletional β0-thalassemia in routine settings or small community hospitals in remote areas where thalassemia is highly heterogeneous.<br/>la β-talasemia es un trastorno hereditario que se informa en todo el mundo. Dos mutaciones comunes de β0-talasemia (deleciones de 3,5 kb y 45 kb) son frecuentes en el sudeste asiático y Tailandia. La identificación de estos defectos es esencial para el cribado poblacional y el diagnóstico prenatal. Nuestro objetivo fue desarrollar una LÁMPARA colorimétrica basada en un indicador de rojo de fenol y validarla en varios genotipos de talasemia. Se desarrollaron ensayos de LÁMPARA colorimétrica para detectar deleciones de β0-talasemia de 3,5 y 45 kb y se validaron en 254 muestras clínicas de rutina. Los resultados de los ensayos pudieron interpretarse a simple vista y compararse con el estándar de oro Gap-PCR. Un total de 254 muestras relacionadas con siete fenotipos y 27 grupos de genotipos diferentes mostraron una concordancia del 100% entre los ensayos colorimétricos LAMP y Gap-PCR para detectar β0-talasemia (deleciones de 3,5 y 45 kb). La sensibilidad, especificidad, NPV y PPV se calcularon como 100% para la detección de deleción de β0-talasemia de 3.5 y 45 kb. La comparación de la utilidad de los ensayos colorimétricos LAMP y los métodos convencionales se demostró en este estudio. Los ensayos colorimétricos LAMP desarrollados son rápidos, simples y altamente rentables y pueden interpretarse a simple vista. Estos ensayos deben aplicarse para el cribado de la β0-talasemia delecional en entornos de rutina o en pequeños hospitales comunitarios en áreas remotas donde la talasemia es altamente heterogénea.<br/>la β-thalassémie est une maladie héréditaire qui est signalée dans le monde entier. Deux mutations courantes de la β0-thalassémie (délétions de 3,5 kb et 45 kb) sont prévalentes en Asie du Sud-Est et en Thaïlande. L'identification de ces défauts est essentielle au dépistage de la population et au diagnostic prénatal. Nous avons cherché à développer une LAMPE colorimétrique basée sur un indicateur de rouge de phénol et à la valider sur différents génotypes de thalassémie. Des dosages de LAMPES colorimétriques pour détecter les délétions de β0-thalassémie de 3,5 et 45 kb ont été développés et validés sur 254 échantillons cliniques de routine. Les résultats des tests ont pu être interprétés à l'œil nu et comparés à l'étalon-or Gap-PCR. Un total de 254 échantillons liés à sept phénotypes et 27 groupes de génotypes différents ont montré une concordance de 100 % entre les tests colorimétriques à la LAMPE et Gap-PCR pour détecter la β0-thalassémie (délétions de 3,5 et 45 kb). La sensibilité, la spécificité, la VAN et la VPP ont été calculées à 100 % pour la détection de la délétion de la β0-thalassémie de 3,5 et 45 kb. La comparaison de l'utilité des dosages de LAMPES colorimétriques et des méthodes conventionnelles a été démontrée dans cette étude. Les dosages de LAMPES colorimétriques développés sont rapides, simples et très rentables et peuvent être interprétés à l'œil nu. Ces tests doivent être appliqués pour le dépistage de la β0-thalassémie délétionnelle dans les environnements de routine ou les petits hôpitaux communautaires dans les zones reculées où la thalassémie est très hétérogène.<br/>الثلاسيميا بيتا هي اضطراب وراثي يتم الإبلاغ عنه في جميع أنحاء العالم. تنتشر طفرتان شائعتان من الثلاسيميا بيتا 0 (3.5 كيلوبايت و 45 كيلوبايت) في جنوب شرق آسيا وتايلاند. يعد تحديد هذه العيوب أمرًا ضروريًا لفحص السكان وتشخيص ما قبل الولادة. كنا نهدف إلى تطوير مصباح قياس الألوان استنادًا إلى مؤشر الفينول الأحمر والتحقق من صحته على الأنماط الجينية المختلفة للثلاسيميا. تم تطوير مقايسات مصباح قياس الألوان للكشف عن عمليات حذف بيتا 0 للثلاسيميا 3.5 و 45 كيلو بايت والتحقق من صحتها على 254 عينة سريرية روتينية. يمكن تفسير نتائج المقايسات بالعين المجردة ومقارنتها بالفجوة المعيارية الذهبية - PCR. أظهر ما مجموعه 254 عينة تتعلق بسبعة أنماط ظاهرية و 27 مجموعة مختلفة من الأنماط الجينية تطابقًا بنسبة 100 ٪ بين مقايسات المصباح اللوني والفجوة - PCR للكشف عن الثلاسيميا بيتا 0 (عمليات الحذف 3.5 و 45 كيلو بايت). تم حساب الحساسية والخصوصية و NPV و PPV بنسبة 100 ٪ لكل من الكشف عن حذف β 0 - الثلاسيميا 3.5 و 45 كيلو بايت. تم توضيح مقارنة فائدة مقايسات المصباح اللوني والطرق التقليدية في هذه الدراسة. مقايسات المصباح اللوني المطورة سريعة وبسيطة وفعالة للغاية من حيث التكلفة ويمكن تفسيرها بالعين المجردة. يجب تطبيق هذه المقايسات لفحص الثلاسيميا بيتا 0 في البيئات الروتينية أو المستشفيات المجتمعية الصغيرة في المناطق النائية حيث يكون الثلاسيميا غير متجانس للغاية.<br/>