Molecular biomarker analysis -- General definitions and requirements for microarray detection of specific nucleic acid sequences

ISO 16578:2013 defines terms for the detection of nucleic acid sequence of interest using DNA microarrays for detection of nucleic acid. It specifies the verification processes and parameters for molecular biology analysis, including the detection and identification of specific nucleic acid sequences. ISO 16578:2013 provides recommendations and protocol for microarray design and manufacture, validation of hybridization specificity, interlaboratory validation of qualitative methods, determination of limits of detection for a microarray, determination of range of reliable signals, and criteria to assessing technical performance of the microarray platform.

Analyse moléculaire des biomarqueurs -- Définitions générales et exigences relatives à la détection sur microréseaux de séquences d'acides nucléiques spécifiques

L'ISO 16578:2013 définit des termes relatifs ŕ la recherche de séquences d'acides nucléiques d'intéręt ŕ l'aide de microréseaux d'ADN pour la détection d'acides nucléiques. Elle est applicable ŕ toutes les méthodes qui utilisent des microréseaux pour la détection d'acides nucléiques. Elle spécifie les paramčtres et procédés de vérification utilisés en analyse de biologie moléculaire, y compris pour la recherche et l'identification de séquences d'acides nucléiques spécifiques. L'ISO 16578:2013 a été élaborée afin de fournir des recommandations et un protocole pour: la conception et la fabrication d'un microréseau; la validation de la spécificité d'hybridation; la validation interlaboratoires des méthodes qualitatives; la détermination des limites de détection pour un microréseau; la détermination d'une plage de signaux fiables; les critčres d'évaluation des performances techniques du support de microréseau.

General Information

Status
Published
Publication Date
14-Nov-2013
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
30-Sep-2013
Completion Date
15-Nov-2013
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ISO 16578:2013 - Molecular biomarker analysis -- General definitions and requirements for microarray detection of specific nucleic acid sequences
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16578
First edition
2013-11-15
Molecular biomarker analysis —
General definitions and requirements
for microarray detection of specific
nucleic acid sequences
Analyse moléculaire des biomarqueurs — Définitions générales et
exigences relatives à la détection sur microréseaux de séquences
d’acides nucléiques spécifiques
Reference number
ISO 16578:2013(E)
ISO 2013
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ISO 16578:2013(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2013

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 16578:2013(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

The committee responsible for this document is ISO/TC 34, Food products, Subcommittee SC 16,

Horizontal methods for molecular biomarker analysis.
© ISO 2013 – All rights reserved iii
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ISO 16578:2013(E)
Introduction

The main focus of this International Standard is DNA microarray-based methodologies.

DNA microarray is a molecular biological technique capable of simultaneous detection of multiple

nucleic acid sequences and is particularly suitable for identifying nucleic acid sequences of interest and

for measuring gene expression levels. Microarray and its derived technology have been developed for

use in the field of food analysis [genetically modified organism (GMO) analysis, biomarker identification,

etc.]. Although the standardized parameters required for DNA microarray-based methods have been

under consideration (such as MAQC and MIAME), it is necessary to generate minimum requirements for

the interpretation of the results.

Therefore, the aim of this International Standard is to provide guidance and requirements for the

detection of nucleic acid sequences of interest by microarrays. This information concerns

— the establishment of validation approaches for methods based on DNA microarray, and

— the definition of general principles employed in carrying out these laboratory analyses.

Microarray technology is evolved from Southern blotting; the core principle is hybridization between

two DNA strands, by the property of complementarities of nucleic acid sequences. A DNA microarray

is a collection of microscopic DNA spots attached to a solid substrate or coded beads. The development

of a microarray assay generally needs to design the probe DNAs, to arrange the probe DNAs onto a

solid substrate, to label the target nucleic acid sequences, to hybridize the targets with the probe DNAs,

and to elaborate an appropriate detection system. Many types of arrays exist and there are many ways

to fabricate microarrays. According to the target labelling techniques used, the hybridization can be

detected by electrical, colorimetric, and/or fluorescence signals.

At the time of publication of the International Standard, best practices and standards for data

representation and minimum information have been developed for comparability and reproducibility of

microarray data. However, only few published work have yet focused on the reliability and comparability

of any given microarray platforms, and a single-laboratory validation would most likely not suffice

in this case. Rather, an interlaboratory method validation should be adopted, according to specific

international guidelines.

NOTE 1 The Microarray Quality Control (MAQC) consortium provides an excellent resource to determine best

microarray practices, including the use of reference material, data assembly, and formats.

See http://www.fda.gov/ScienceResearch/BioinformaticsTools/MicroarrayQualityControlProject/default.htm

NOTE 2 The Minimum Information About a Microarray Experiment (MIAME), by establishing common

standards for describing microarray data, systems for data management and transfer, and public repositories for

data storage and mining, aids in describing the detailed information that researchers should provide to explain

the procedures and biological purposes of their microarray data.
See http://www.mged.org/Workgroups/MIAME/miame.html

General requirements for the detection of DNA are also laid down in the following International

Standards: ISO 21569, ISO 21570, ISO 21571, ISO 22174 and ISO 24276.
iv © ISO 2013 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16578:2013(E)
Molecular biomarker analysis — General definitions and
requirements for microarray detection of specific nucleic
acid sequences
1 Scope

This International Standard defines terms for the detection of nucleic acid sequence of interest using

DNA microarrays for detection of nucleic acid.

This International Standard is applicable to all methods that use microarrays for detection of nucleic acids.

This International Standard specifies the verification processes and parameters for molecular biology

analysis, including the detection and identification of specific nucleic acid sequences.

This International Standard has been developed to provide recommendations and protocol for

— microarray design and manufacture,
— validation of hybridization specificity,
— interlaboratory validation of qualitative methods,
— determination of limits of detection for a microarray,
— determination of range of reliable signals, and
— criteria to assessing technical performance of the microarray platform.
It does not cover the following protocols:
— the process of quantitative measurement;
— the requirements for sample preparation prior to DNA microarray experiments.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General

principles and definitions

ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method

for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method

ISO 22174, Microbiology of food and animal feeding stuffs — Polymerase chain reaction (PCR) for the

detection of food-borne pathogens — General requirements and definitions

ISO 24276, Foodstuffs — Methods of analysis for the detection of genetically modified organisms and derived

products — General requirements and definitions

ISO/IEC 17025:2005, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated

terms (VIM)
© ISO 2013 – All rights reserved 1
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ISO 16578:2013(E)
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions in ISO 5725-1, ISO 5725-2, ISO/IEC 17025,

ISO/IEC Guide 99, ISO 22174 and ISO 24276 and the following apply.
3.1
limit of detection for microarray platform
LODP

lowest relative quantity of the external measurement standard (or reference material) that can be

detected experimentally at a 95 % confidence level, given a known (determined/estimated) number of

copies and/or concentration of the external measurement standard (or reference material)

3.2
range of reliable signal

ability (within a given range) to provide results that are directly proportional to the concentration

and/or copy number of the external measurement standard (or reference material)
3.3
DNA microarray
DNA chip

solid substrate where a collection of probe DNA arranged in a specific design is attached in a high-density

fashion, directly or indirectly, that assays large amounts of biological material using high-throughput

screening methods
3.4
probe DNA

single-strand nucleic acid defined by its property to target specific nucleic acid sequence by base

complementarities, where the stringency of the binding is linked with the length and nucleic acid

composition of the probes, along with reaction parameters
3.5
platform
device that supports a microarray (or DNA chip) technology
3.6
fluorescence detection
method of detecting hyb
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16578
Première édition
2013-11-15
Analyse moléculaire des
biomarqueurs — Définitions générales
et exigences relatives à la détection
sur microréseaux de séquences
d’acides nucléiques spécifiques
Molecular biomarker analysis — General definitions and requirements
for microarray detection of specific nucleic acid sequences
Numéro de référence
ISO 16578:2013(F)
ISO 2013
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ISO 16578:2013(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2013

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO 16578:2013(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1  Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2  Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3  Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 3

4.1 Essai sur support de microréseau .......................................................................................................................................... 3

4.2 Conception et fabrication de microréseaux ................................................................................................................... 3

4.3 Validation de la spécificité de l’hybridation ................................................................................................................... 3

4.4 Validation interlaboratoires des méthodes qualitatives ..................................................................................... 4

5  Expression des résultats............................................................................................................................................................................... 5

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 5

5.2 Expression d’un résultat négatif .............................................................................................................................................. 5

5.3 Expression d’un résultat positif ............................................................................................................................................... 5

5.4 Expression d’un résultat non concluant ............................................................................................................................ 5

6  Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 6

Bibliographie .............................................................................................................................................................................................................................. 7

© ISO 2013 – Tous droits réservés iii
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ISO 16578:2013(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne

la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2, www.iso.

org/directives.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration

du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,

www.iso.org/brevets.

Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour

information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 34, Produits alimentaires, sous-

comité SC 16, Méthodes horizontales pour l’analyse moléculaire de biomarqueurs.
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16578:2013(F)
Introduction

La présente Norme internationale porte essentiellement sur les méthodologies basées sur les

microréseaux d’ADN.

Un microréseau d’ADN est une technique de biologie moléculaire permettant de détecter simultanément

de multiples séquences d’acide nucléique. Elle est particulièrement adaptée à l’identification de

séquences d’acides nucléiques d’intérêt et à l’étude des profils d’expression des gènes. Les microréseaux

et la technologie qui en découle ont été développés pour être utilisés dans le domaine de l’analyse

des aliments [par exemple l’analyse d’organismes génétiquement modifiés (OGM), l’identification de

biomarqueurs, etc.]. Bien que les paramètres normalisés requis pour appliquer les méthodes basées

sur les microréseaux aient été étudiés (par exemple MAQC et MIAME), il est nécessaire de définir des

exigences minimales concernant l’interprétation des résultats.

De ce fait, la présente Norme internationale a pour objectif de fournir des lignes directrices et d’indiquer

des exigences pour la recherche de séquences d’acides nucléiques d’intérêt sur microréseaux. Ces

informations concernent:

— l’établissement de procédures de validation des méthodes basées sur les microréseaux d’ADN;

— la définition des principes généraux mis en œuvre lors de la réalisation de ces analyses en laboratoire.

La technologie des microréseaux est issue des transferts d’ADN; son principe central réside dans

l’hybridation de deux brins d’ADN, en vertu de la complémentarité des séquences d’acide nucléique. Un

microréseau d’ADN est une accumulation de taches microscopiques d’ADN fixées sur un substrat solide

ou des billes codées. La mise au point d’un essai sur microréseau requiert en général de concevoir les

sondes ADN, de les mettre en place sur un substrat solide, de marquer les séquences d’acides nucléiques

cibles, d’hybrider les cibles avec les sondes ADN et d’élaborer un système de détection approprié. Il

existe de nombreux types de réseaux et quantité de moyens de fabriquer des microréseaux. Selon les

techniques de marquage des cibles mises en œuvre, l’hybridation peut être détectée par des signaux

électriques, colorimétriques, et/ou de fluorescence.

Au moment de la publication de la présente Norme internationale, des pratiques optimisées et des normes

pour la représentation des données et l’indication des informations minimales ont été développées afin

d’assurer la comparabilité et la reproductibilité des données obtenues sur microréseaux. Cependant,

seules quelques publications se sont penchées sur la fiabilité et la comparabilité de supports de

microréseaux déterminés et il est fort probable qu’en l’occurrence, une validation dans un seul laboratoire

ne serait pas suffisante. Il convient plutôt d’adopter une validation interlaboratoires de la méthode, en

conformité avec des lignes directrices internationales spécifiques.

NOTE 1 Le consortium de Contrôle qualité des microréseaux [Microarray Quality Control (MAQC) consortium]

fournit d’excellentes ressources pour déterminer des pratiques optimisées de la technologie des microréseaux, y

compris l’utilisation d’un matériau de référence, l’organisation des données et les présentations.

Voir http://www.fda.gov/ScienceResearch/BioinformaticsTools/MicroarrayQualityControlProject/default.htm

NOTE 2 Les Informations minimales concernant les expériences sur microréseaux (MIAME) via d’une part

l’établissement de normes communes ayant pour objet de décrire les données relatives aux microréseaux et les

systèmes de transfert et de gestion des données, et d’autre part la mise en place des banques publiques dédiées

à l’exploitation et au stockage des données, facilitent la mise à disposition des informations détaillées qu’il est

recommandé aux chercheurs de fournir, pour expliquer les modes opératoires et les objectifs biologiques de leurs

travaux sur les microréseaux.
Voir http://www.mged.org/Workgroups/MIAME/miame.html

Les exigences générales applicables en matière de détection d’ADN sont fixées dans les Normes

internationales suivantes: ISO 21569, ISO 21570, ISO 21571, ISO 22174 et ISO 24276.

© ISO 2013 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 16578:2013(F)
Analyse moléculaire des biomarqueurs — Définitions
générales et exigences relatives à la détection sur
microréseaux de séquences d’acides nucléiques spécifiques
1  Domaine d’application

La présente Norme internationale définit des termes relatifs à la recherche de séquences d’acides

nucléiques d’intérêt à l’aide de microréseaux d’ADN pour la détection d’acides nucléiques.

La présente Norme internationale est applicable à toutes les méthodes qui utilisent des microréseaux

pour la détection d’acides nucléiques.

La présente Norme internationale spécifie les paramètres et procédés de vérification utilisés en

analyse de biologie moléculaire, y compris pour la recherche et l’identification de séquences d’acides

nucléiques spécifiques.

La présente Norme internationale a été élaborée afin de fournir des recommandations et un protocole pour:

— la conception et la fabrication d’un microréseau;
— la validation de la spécificité d’hybridation;
— la validation interlaboratoires des méthodes qualitatives;
— la détermination des limites de détection pour un microréseau;
— la détermination d’une plage de signaux fiables;

— les critères d’évaluation des performances techniques du support de microréseau.

Elle n’aborde pas les protocoles suivants:
— le processus de quantification;

— les exigences relatives à la préparation de l’échantillon avant les expériences sur microréseau d’ADN.

2  Références normatives

Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent

document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée

s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y

compris les éventuels amendements).

ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes

généraux et définitions

ISO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode de

base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d’une méthode de mesure normalisée

ISO 22174, Microbiologie des aliments — Réaction de polymérisation en chaîne (PCR) pour la recherche de

micro-organismes pathogènes dans les aliments — Exigences générales et définitions

ISO 24276, Produits alimentaires — Méthodes d’analyse pour la détection des organismes génétiquement

modifiés et des produits dérivés — Exigences générales et définitions

ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais

© ISO 20
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.