نحن هنا تصف عكس متعددة الأمثل المنتسخة PCR الكمي (qRT - PCR) بروتوكول بالاشتراك مع منصة ميكروفلويديك من حيث التكلفة والوقت أداة فعالة الفرز الفائق الإنتاجية للmicroRNA (ميرنا) مستويات التعبير ، وخاصة عند العمل مع كميات محدودة من العينة.
Method Article
نحن هنا تصف عكس متعددة الأمثل المنتسخة PCR الكمي (qRT - PCR) بروتوكول بالاشتراك مع منصة ميكروفلويديك من حيث التكلفة والوقت أداة فعالة الفرز الفائق الإنتاجية للmicroRNA (ميرنا) مستويات التعبير ، وخاصة عند العمل مع كميات محدودة من العينة.
وقد أدى تدخل واسع من العمليات الحرجة في miRNAs الكامنة التنمية ، والأنسجة homoeostasis المرض إلى اهتمام المتزايد بين المجتمعات والبحوث الدوائية. لدراسة miRNAs ، فمن الضروري أن القياس الكمي لمستويات microRNA دقيقة وقوية. بمقارنة البرية من نوع خلايا الحمض النووي الريبي للمشاريع الصغيرة الجذعية الجنينية ناقصة (مسك) ، وكشف لنا عدم وجود دقة ومتانة في السابق نشر تقنيات متعددة qRT - PCR. هنا ، نحن تصف أسلوب الأمثل ، بما في ذلك تنقية بعيدا الاشعال المفرط من الخطوات السابقة قبل الكشف المتعدد singleplex الوقت الحقيقي ، مما يزيد بشكل كبير من دقة ومتانة الأسلوب. علاوة على ذلك ، يمكننا أن نفسر كيف يؤدون هذه التقنية على رقاقة ميكروفلويديك في أحجام نانولتر يقلل كثيرا من تكاليف كاشف وسمح الوقت فعالة ميرنا إنتاجية عالية التنميط التعبير.
1. RNA - الاستخراج : الخلايا المزروعة في المونولاير
(وبعد بروتوكول الشركة المصنعة باستخدام TRIzol).
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # |
| TRIzol الحل | Invitrogen | 15596-018 |
| ايزوبروبيل | سيغما الدريخ | 1907-1964 |
| كلوروفورم | سيغما الدريخ | C 2432 |
| الإيثانول | ||
| ريبونوكلياز المياه مجانا |
التجانس
مرحلة فصل
RNA الأمطار
RNA غسل
RNA شطف
2. RNA - الاستخراج : مصل
(بروتوكول عقب mirVana الصانع كيت باريس تعديلها من قبل ميتشل وآخرون 1)
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # | تعليقات |
| مير فانا باريس كيت 2X تغيير طبيعة الحل حمض الفينول : الكلوروفورم ميرنا الحل اغسل 1 ميرنا الحل اغسل 03/02 | Ambion | AM1556 | تعديل البروتوكول |
| 2 - المركابتويثانول | سيغما الدريخ | M7522 | |
| الإيثانول | |||
| المياه المعالجة DEPC |
الكيميائية التحضير :
عينة التحضير :
التجانس
إعداد والعزل النهائي RNA (RNA الكل)
والعزل النهائي RNA (RNA الكل)
RNA - اغسل
3. تركيز الحمض النووي الريبي ، محلول (5X)
(في أعقاب بروتوكول لصنع)
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # |
| أجهزة الطرد المركزي تصفية MICROCON ، Ultracell YM - 3 | ميليبور | 42404 |
| المياه المعالجة DEPC |
الجهاز : Microcon Ultracell YM - 3 ، SS القطع والنكليوتيدات DS : 10
حجم التداول : حجم المطلوب من حل RNA إعادة مركزة تعتمد على التصميم التجريبي وينبغي أن تتضمن التجارب السيطرة.
4. عكس النسخ
(بعد بواسطة بروتوكول تانغ وآخرون 2 مع ادخال تعديلات عليها.)
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # | تعليقات |
| طقم عالية القدرة أرشيف [كدنا] [كدنا] 10X الاحتياطي الأرشفة dNTP (100 ملم) مولوني فيروس ابيضاض الدم الفأري (MMLV) عكس المنتسخة (50 U / ميكرولتر) | تطبيق النظم البيولوجية | 4368814 | تعديل البروتوكول |
| RNaseOUT (40 U / ميكرولتر) | Invitrogen | 10777019 | |
| س نوع plex مزيج عكس التمهيدي الجذعية حلقة (40 نانومتر) * | المتكاملة للتقنيات الحمض النووي | عرف | متواليات * |
| المياه المعالجة DEPC |
حجم رد الفعل : 5.5 ميكروليتر
ملاحظة : التركيز النهائي للالاشعال الجذعية حلقة ينبغي 1-5 نانومتر (هنا 2 نانومتر).
تحضير ماجستير ميكس (وحدات التخزين في رد فعل) على النحو التالي :
| 1. DEPC للمياه | 1،959 ميكرولتر |
| 2. RT - 10X العازلة | 0.55 ميكرولتر |
| 3. ريبونوكلياز المانع (40 U / ميكرولتر) | 0.0715 ميكرولتر |
| 4. dNTP (100 ملم) | 0،275 ميكرولتر |
| 5. س نوع plex مزيج عكس التمهيدي الجذعية حلقة (40 نانومتر) * | 0،275 ميكرولتر |
| 6. MMLV - RT (50 U / ميكرولتر) | 0،369 ميكرولتر |
* يمكن الاطلاع على قائمة الاشعال الجذعية حلقة في عكس http://urology.ucsf.edu/blellochlab/protocols.htm
5. قبل التضخيم (قبل PCR)
(بعد بواسطة بروتوكول تانغ وآخرون 2 مع ادخال تعديلات عليها.)
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # | تعليقات |
| dNTP (100 ملم) | تطبيق النظم البيولوجية | 4368814 | ارتفاع سقف. [كدنا] أرشيف كيت. |
| 2X العالمي ميكس ماجستير PCR مع أونغ NoAmpErase | تطبيق النظم البيولوجية | 4324018 | |
| س نوع plex مزيج التمهيدي قدما (450 نانومتر) * | المتكاملة للتقنيات الحمض النووي | عرف | متواليات * |
| عكس التمهيدي العالمي (100 ميكرومتر) | المتكاملة للتقنيات الحمض النووي | عرف | تسلسل 2 |
| AmpliTaqGold بوليميريز (5 U / ميكرولتر) | تطبيق النظم البيولوجية | 4311806 | |
| MgCl 2 (100 ملم) | |||
| المياه المعالجة DEPC |
حجم رد الفعل : 27.5μl (MM 22μl + 5.5μl RT - المنتج)
ملاحظة : قبل التضخيم ضروري لتحسين قوة الإشارة ، وخصوصا عندما يقتصر تركيز بدءا من الحمض النووي الريبي. مستوى إدخال الحمض النووي الريبي يحدد العدد الأمثل من قبل PCR دورات. نظرا بنفس الكفاءة النسبية ينبغي لكل دورة PCR ضعف التركيز للمنتج النهائي. منذ بعض miRNAs ستكون أكثر عالية وأعرب ، خلال تجنب ركوب الدراجات. ومع ذلك ، يمكن دون التضخيم يؤدي إلى فقدان للحساسية الكشف ، وخاصة بالنسبة للmicroRNAs التي أعرب عنها في مستويات منخفضة. في أيدينا بدا قبل 12 دورات التضخيم ، وذلك باستخدام الحمض النووي الريبي 100ng من المجموع ، كافية. استخدام المصل كمادة انطلاق ، 12 دورات النتائج في مستويات ميرنا كشف ، ولكن 15 دورات يبدو أن متفوقة. أخيرا ، بدءا من 3 البويضات (RNA نحو 400 خريج الكلية لكل بويضة 3) ، 16 قبل التضخيم دورات يسمح لنا بنجاح للكشف عن مستويات التعبير microRNA 4.
* يمكن الاطلاع على قائمة الاشعال قدما في http://urology.ucsf.edu/blellochlab/protocols.htm
تحضير ماجستير ميكس (وحدات التخزين في رد فعل) على النحو التالي :
| 1. 2X العالمي MM | 13.75 ميكرولتر |
| 2. DEPC للمياه | 0،792 ميكرولتر |
| 3. MgCl 2 (100 ملم) | 0.55 ميكرولتر |
| 4. dNTP (100 ملم) | 1.1 ميكرولتر |
| 5. س نوع plex مزيج التمهيدي قدما (450 نانومتر) | 3.06 ميكرولتر |
| 6. RP عالمية (100 ميكرومتر) | ميكرولتر 1،375 |
| 7. AmpliTaqGold بوليميريز (5 U / ميكرولتر) | ميكرولتر 1،375 |
6. تنقية المنتج قبل PCR
تنقية عن طريق اختيار حجم هلام بولي أكريلاميد على الأم 10 ٪
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # |
| 40 ٪ الأكريلاميد / الحل مكرر | الحيوي راد | 161-0144 |
| TEMED | الحيوي راد | 161-0801 |
| 10 سلم غليان الحمض النووي | Invitrogen | 10821-015 |
| SYBR الذهب هلام حمض النووي وصمة عار 10000 X التركيز في DMSO | Invitrogen | S11494 |
| الجليكوجين (20 ملغ / مل) | روش | 10 901 393 001 |
| EB - العازلة | ||
| 10 ٪ Ammoniumpersulfate (APS) | ||
| عشر الاحتياطي | ||
| 6X البرتقالية G | ||
| المياه المعالجة DEPC | ||
| ddH2O |
أ. تحضير هلام
لجعل 10ML من مزيج بولي أكريلاميد 10 ٪ إضافة
| 1. DDH 2 O | 6.5 مل |
| 2. 10X TBE | 1 مل |
| 3. بولي أكريلاميد (40 ٪) | 2.5 مل |
| 4. وكالة الأنباء الجزائرية (10 ٪) | 80 ميكرولتر |
| 5. TEMED | 4 ميكرولتر |
ب. تشغيل جل
ج. جل وصمة عار
د. قطع جل
ه. إعادة استخراج [كدنا]
ف. الإيثانول الأمطار
ملاحظة : حجم المطلوب من الحل [كدنا] تتركز تعتمد على التصميم التجريبي وينبغي أن تتضمن التجارب السيطرة.
7. تنقية المنتج قبل PCR
ثم تنقية بواسطة الهضم الأنزيمي من المشارع التي تدور العمود (البروتوكولات التالية المصنوعات)
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # |
| ExoSAP - IT | USB - Affymetrix | 78250 |
| MinElute أدوات تنقية PCR | Qiagen | 28004 |
ملاحظة : في أيدينا ولكنه أدى أيضا الحصري الأنزيمية تنظيف بنجاح إزالة الاشعال إلى تدهور جزئي للمنتج قبل تضخيمها ، وربما بسبب تغيير طبيعة جزئية للمنتجات قصيرة كما ترتفع درجة الحرارة تصل إلى 80 درجة مئوية خلال خطوة لتعطيل الانزيم. تجنب تعطيل الحرارة وتنقية المنتجات مباشرة من تفاعل PCR الأنزيمية باستخدام الأعمدة تدور يزيل أي التمهيدي دون تدهور المنتج.
8. Fludigim qRT 96.96 - PCR التنميط
| اسم كاشف | شركة | همز / القط # | تعليقات |
| Fluidigm 96.96 كيت صفيف الحيوي 96.96 صفيف حيوية 96.96 السائل خط السيطرة 20X تحميل الكاشف | Fluidigm مؤسسة | ||
| مزيج من عالمية التمهيدي عكسي (1 ميكرون) إلى الأمام التمهيدي (1 ميكرون) TaqMan دقق (0.2 ميكرومتر) | المتكاملة للتقنيات الحمض النووي | عرف | تسلسل (1) |
| 2X العالمي PCR ماجستير ميكس مع أونغ NoAmpErase | تطبيق النظم البيولوجية | 4324018 | |
| توين |
1. مؤسسة التمويل الدولية في فتيلة 96.96 صفيف الحيوي
ملاحظة : المعالج يحتاج إلى أن تستخدم بعد 24 ساعة من فتح العبوة. تأكد من عدم تسرب السائل خط السيطرة منذ سيطرة خط السائل على شريحة أو في مداخل يجعل شريحة غير صالحة للاستعمال. رقاقة يحتاج إلى أن يتم تحميل في غضون 60 دقيقة من فتيلة.
2. تحضير العينات
2.1 تمهيدي تحضير العينة
في أنبوب من البلاستيك القابل للتصرف ، والجمع بين العناصر في الجدول أدناه لجعل عينة قبل ميكس (وحدات التخزين في مدخل).
| 2X TaqMan العالمي ماجستير ميكس | 2.5 ميكرولتر |
| 20X تحميل الكاشف | 0.25 ميكرولتر |
ملاحظة : الحجم النهائي هو 2.75 ميكروليتر ، والفائض عن الاستغناء عن الخسائر ماصة
2.2 - إعداد نموذج
تجمع في 96 تنسيق جيد مع كل عينة ما قبل عينة مزيج (وحدات التخزين في مدخل).
| قبل العينة ميكس | 2.75 ميكرولتر |
| عينة | 2.25 ميكرولتر |
ملاحظة : دوامة الطرد المركزي وكذلك 96 لوحة لفترة وجيزة لجمع السائل.
الحجم النهائي لكل ميكرولتر مدخل 5 ، تأخذ في الاعتبار فقدان pipetting من خلال إعداد حجم أكبر قليلا.
2.3 إعداد فحوصات 13x
| عكس التمهيدي العالمي | 1 ميكرومتر (1X) | تسلسل 2 |
| إلى الأمام التمهيدي * | 1 ميكرومتر (1X) | * |
| جينات محددة TaqMan دقق # | 0.2 ميكرومتر | # |
* يمكن الاطلاع على قائمة الاشعال قدما في http://urology.ucsf.edu/blellochlab/protocols.htm
ويمكن الاطلاع على قائمة # مجسات TaqMan في http://urology.ucsf.edu/blellochlab/protocols.htm
3. تحميل رقاقة
ملاحظة : من أجل السماح لتحميل تصحيح العينات والمقايسات ضمان تحديد المواقع الصحيحة من الرقاقة. وهو ملائمة لتحقيق المواءمة بين الشق إلى الزاوية اليسرى العليا.
التأكد من أن كل فحص وحلول عينة مختلطة قبل تحميل الشريحة. وهو ملائمة للقيام بذلك في 96 لوحة وكذلك زيادة ونقصان لوحة أسفل قبل تحميل الشريحة. يكون على بينة من خارطة رقاقة pipetting كمرجع لاحق.
وينبغي سد المنافذ غير المستخدمة مع عينة ميكس 2.75 و 2.25 ميكرولتر عينة الحمض النووي ميكرولتر المياه مجانا.
وينبغي سد المنافذ غير المستخدمة مقايسة مع 2.5 ميكرولتر مقايسة كاشف تحميل و 2.5 ميكرولتر المياه.
لا تذهب الماضي المحطة الاولى في حين pipetting لتجنب إدخال فقاعات الهواء.
4. qRT 96.96 - PCR
5. باستخدام برنامج التحليل qPCR
بعد RT - PCR والبرمجيات الاحتكارية يوفر منحنيات التضخيم ، وخرائط الحرارة والقيم ط م لكل بئر. يرجى الرجوع إلى دليل البرمجيات لتحليل البيانات.
9. ممثل النتائج :

الشكل 1. تمثيل بياني لسير العمل التجريبية. ظاهر هو وصف خطوة بخطوة للبروتوكول qRT - PCR متعددة ، بما في ذلك تنقية (E الخطوة) من الاشعال المفرط من عكس النسخ المتعدد (الخطوة C) وpreamplification متعددة (الخطوة D) قبل الكشف عن الوقت الحقيقي (الخطوة F) ، مما أدى إلى قالب [كدنا] لتنقية qRT - PCR. FP : microRNA التمهيدي قدما محددة ، URP : عالمي التمهيدي العكسي ، R - SLP : microRNA محددة عكس الجذعية حلقة التمهيدي.
انقر هنا للحصول على صورة أكبر.

الشكل 2. وينظر حصرا Polyacryamide تنقية هلام من القالب qRT - PCR بعد البولنجر قبل PCR من حجم المنتج قبل PCR في عينات WT ، ولكن ليس في DGCR8 microRNA ناقصة -- / -- أو المقامر -- / -- بعد العينات (سهام) 96 نوع plex RT و 12 دورات preamplification. لاحظ أن يتم العثور على غير محددة من المنتجات مجهولة المنشأ (السهام) والشعائل المفرطة في جميع العينات (نجوم).

الشكل 3. بعد تنقية preamplification متعددة يحسن كثيرا من دقة qRT - PCR نتائج المقارنة) من مستويات التعبير النسبية لمسك WT Dgcr8 -- / -- (ناقص microRNA الكنسي) مسك يكشف 1) الكشف عن مزيد من microRNAs و 2) خسارة إيجابية كاذبة إشارات في Dgcr8 -- / -- الخلفيات بعد تنقية بعيدا الاشعال للمنتج قبل PCR. ب) بعد تنقيتها ، ومستويات التعبير النسبية لكلا DGCR8 -- / -- / WT والمقامر -- / -- / WT تظهر فقدان اشارات ايجابية كاذبة ، والسماح للتصنيف السليم نادرة Dgcr8 الرناوات المستقل / المقامر الصغيرة التابعة (مير 320 ، -- 484 ، -877) 5

الشكل 4. Fluidigm عالية الإنتاجية التنميط ميرنا qRT - PCR. مثال قطة شاشة 96.96 Fluidigm التنميط mircoRNA qRT - PCR للكشف عن تغيير في مستويات ميرنا من سرطان البروستاتا الأمصال المريض. تحليل qPCR في الوقت الحقيقي ويوفر البرنامج منحنيات التضخيم ، وخرائط الحرارة مرمزة وعتبة دورة (CT).
miRNAs قصيرة (18-24 النيوكليوتيدات) ، غير الترميز RNAs وميرنا ، التي تنظم التعبير الجيني في مرحلة ما بعد transcriptionally من قبل كل من الرنا الرسول زعزعة الاستقرار (مرنا) ، وتحول دون ترجمتها. 6 وحقيقة أن ما لا يقل عن ثلث الجينات البشرية تحتوي على الحفظ ملزمة مواقع في 3'UTR والتفاعل واضحا من miRNAs مع الجينات للانتشار ، وموت الخلايا المبرمج تعدد القدرات تقترح مساهمة حاسمة في اتخاذ القرارات مصير الخلية ، الأنسجة والتوازن أمراض مثل السرطان. microRNA التعبير 6،7 دقيقة لذلك هي الملامح العريضة الفائدة.
لاختبار متعددة نشرت qRT - PCR التنميط التعبير بروتوكول ميرنا 2 استخدمنا الصغيرة RNA MESC أنها مقصرة ضوابط السلبية. DGCR8 -- / -- تعاني من نقص خلايا جميع microRNAs الكنسي ، في حين أن المقامر -- / -- نقص خلايا micoRNAs الكنسي على حد سواء وعدم canoncial - 8،9
مقارنة مستويات في نوع البرية MES إلى DGCR8 -- / -- الخلايا ، وكشف لنا عدم وجود دقة وأعرب عن عدة لم يتم اكتشاف 10 microRNAs في الخلايا البرية من نوع 11. وأظهرت بعض حتى انخفاض مستويات التعبير النسبي للخلايا خروج المغلوب (الشكل 3A). افترضنا أنه قد يكون السبب في عدم مراعاة الدقة من قبل التمهيدي ضخمة تحمل أكثر من خطوتين متتاليتين متعددة (RT PCR وتمهيدي) قبل الكمي - RT singleplex. ومع ذلك ، متعددة قبل التضخيم ضروري لتحسين قوة الإشارة ، وخصوصا عندما يقتصر تركيز بدءا من الحمض النووي الريبي. بعيدا عن طريق تنقية قبل PCR المنتجات من الاشعال عن طريق الانتقاء في حجم المواد الهلامية بولي أكريلاميد الأصلي (الشكل 2) ، فإننا يمكن أن يبرهن على وجود تحسن كبير في الدقة عن طريق الكشف عن مزيد من microRNAs وفقدان اشارات ايجابية كاذبة في كل Dgcr8 -- / -- والمقامر -- / -- خلفيات (أرقام 3a و 3B) بالإضافة إلى تعديل qRT - PCR النهج سمح لتصنيف المناسبة النادرة Dgcr8 الرناوات المستقل / المقامر صغيرة تعتمد على (الشكل 3B) 11. بالتالي خطوة إضافية لتنقية الاشعال المفرط بعيدا عن المنتج قبل PCR هو مفيد بشكل واضح ، خاصة عند استخدام مجموعات كبيرة التمهيدي متعددة لكل عينة.
يتم تحديد العدد الأمثل للدورات السابقة للتضخيم وفقا لتركيزات الحمض النووي الريبي الإدخال. وينبغي أن يسترشد على التوازن الذي لا يخضع لأو overamplify بواسطة تفاصيل تجربة محددة.
مع أكثر من ألف microRNAs المعروفة ، واستخدام معيار 384 لوحات جيدا قد لا تكون الأمثل لالتنميط microRNA واسعة النطاق ، وخصوصا عندما تقارن عينات متعددة. Fluidigm مؤسسة التمويل الدولية في صفيف حيوية تمكن ، مع انخفاض كبير في عدد الخطوات اللازمة pipetting والكيمياء ، واختبار ما يصل الى 96 عينات الفرد من 96 microRNAs مختلفة في تجربة واحدة (9216 ردود فعل) على نطاق واسع نانولتر (6.7 NL). لكل تشغيل البرنامج يوفر تحليل المنحنيات التضخيم ، وخرائط الحرارة مرمزة والقيم عتبة دورة (CT). في وقت واحد على نطاق واسع التنميط يقلل الفروق التجريبية ، ويتيح التعبير يعني التطبيع قيمة ، والذي ينفذ خارج استراتيجيات التطبيع الأخرى التي تجعل من استخدام الضوابط RNA الصغيرة (12).
بالمقارنة مع 384 منصات متوفرة تجاريا جيدا مع تحقيقات TaqMan قبل تعيينه ، فإن الجمع بين منصة عالية الإنتاجية التنميط مع مجموعات التمهيدي مصنوعة خصيصا يوفر مرونة عالية التجريبية.
والأمثل متعددة qRT - PCR النهج في تركيبة مع منصة صفيف الحيوي يسمح بنجاح الشاشة في وقت واحد منا أن 48 مريض السرطان الأمصال البروستاتا لإحداث تغييرات في مستويات من 384 ميرنا (الشكل 4) وتطبيع البيانات دون زيادة كبيرة في التحكم (أي الاصطناعية microRNAs). 11
على الرغم من الزيادة من الخطوات من العينات تمهيدا لنتائج التنميط ، والنهج صفها هو الوقت والتكلفة الفعالة أسلوب إنتاجية عالية إلى ملف مجموعات عينة كبيرة لمستويات التعبير ميرنا ، حتى مع محدودية المواد البداية.
آلان مير هو موظف في شركة Fluidigm. خلاف ذلك ، ليست لدينا مصالح مالية في الكشف عنها.
نود أن نشكر مختبر Blelloch عن التعليق على النص. وأيد هذا العمل من جانب صناديق لRB من المعاهد الوطنية للصحة (K08 NS48118 وNS057221 R01) ، معهد كاليفورنيا للطب التجديدي (CIRM) (المنحة البذور RS1 - 00161 ، ونيو جائزة كلية RN2 - 00906) ، وصندوق بيو الخيرية وزير الخارجية من Wissenschaftlich Urologische غزلشافت فولت.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission