Optimization and application of a high-resolution melting protocol in the characterization of avian infectious laryngotracheitis virus

Highlights

• HRMA was used for the characterization of Infectious Laryngotracheitis virus.

• This methodology allowed the differentiation between haplotypes 1, 2–3, 4 and 5.

• Characterization results were compared with those obtained previously by sequencing.

• The concordance between HRMA and sequencing was of 97.49%.

Abstract

A previous sequence analysis of a US5 gene fragment of infectious laryngotracheitis virus (ILTV) performed in an Argentinian epidemiological study allowed to differentiate between wild and vaccine strains. This analysis also defined five ILTV haplotypes with specific variations at positions 461, 484, 832, 878 and 894 of the US5 gene. This characterization of viral strains may also be accomplished using the High-Resolution Melting Analysis (HRMA), which has been described as an effective, fast and sensitive method to detect mutations in PCR products. In the present study, an HRM protocol was developed with the aim of characterizing the circulating ILTV strains in Argentina. The specificity of this tool was confirmed in different DNA diluents, without interference from heterologous DNA or other cellular metabolites. Additionally, the salt concentration in the elution buffer used for DNA extraction did not alter the curve profiles. Higher concentrations of DNA (Ct ≅ 26.0) displayed well-defined curve profiles, whereas lower concentrations (Ct ≅ 32.5) exhibited more heterogeneous curves. The HRMA showed 97.49% concordance with the reference technique, i.e., sequencing. The HRM protocol has the capability to perform DNA amplification prior to its characterization. Thus, eventually this technique may be used simultaneously as a diagnostic tool. This advantage implies a significant reduction in the time and effort involved in sample processing.

Resumen

En un estudio epidemiológico realizado previamente en Argentina, se analizó la secuencia de un fragmento del gen US5 del virus de la laringotraqueítis infecciosa (ILTV), lo que permitió diferenciar las cepas de campo de las vacunales. También esto permitió definir cinco haplotipos del ILTV, con variaciones específicas en las posiciones 461, 484, 832, 878 y 894 del gen US5. La caracterización de las cepas virales también puede lograrse mediante el análisis de la disociación de alta resolución o high-resolution melting analysis (HRMA), descripto como un método efectivo, rápido y sensible para detectar mutaciones en productos de PCR. En el presente estudio se desarrolló un protocolo de disociación de alta resolución con el objetivo de caracterizar cepas del ILTV circulantes en Argentina. Para ello,se confirmó la especificidad de esta herramienta en diferentes diluyentes del ADN de las muestras, sin observarse interferencias en presencia de ADN heterólogo u otros metabolitos celulares. Asimismo, la concentración de sales en el buffer de elución utilizado durante la extracción de ADN no alteró los perfiles de las curvas. Se obtuvieron perfiles bien definidos con concentraciones de ADN más elevadas (Ct ≅ 26.0), mientras que concentraciones más bajas presentaron curvas heterogéneas (Ct ≅ 32.5). El HRMA mostró una concordancia del 97.49% con la técnica de referencia, la secuenciación. El protocolo de disociación de alta resolución amplifica el ADN antes de su caracterización, por lo que esta técnica podría ser eventualmente utilizada para confirmar la presencia del ILTV y, al mismo tiempo, distinguir haplotipos, optimizando su valor como herramienta de diagnóstico. Esta característica implica una reducción significativa en el tiempo dedicado al procesamiento de muestras.