هنا، نحن تصف الفائق محسن رقاقة-تسلسل البروتوكول وأنابيب التحليلات الحسابية لتحديد أنماط الدولة الكروماتين على نطاق الجينوم من أنسجة الورم المجمدة وخطوط الخلية.
مقالة منهجية
هنا، نحن تصف الفائق محسن رقاقة-تسلسل البروتوكول وأنابيب التحليلات الحسابية لتحديد أنماط الدولة الكروماتين على نطاق الجينوم من أنسجة الورم المجمدة وخطوط الخلية.
التعديلات هيستون تشكل عنصرا رئيسيا ابيجينومي ولعب أدوار تنظيمية هامة في تحديد حالة النسخي المكاني المرتبطة بها. وبالإضافة إلى ذلك، استخدمت وجود تعديلات محددة لتحديد موقع وهوية غير ترميز العناصر الفنية مثل القدرة على. في السنوات الأخيرة، أصبحت إيمونوبريسيبيتيشن الكروماتين متبوعاً تسلسل الجيل القادم (الرقائق-seq) أداة قوية في تحديد الملامح على نطاق الجينوم التعديلات هيستون الفردية. ومع ذلك، أصبح من الواضح بشكل متزايد أن أنماط اندماجي لتعديلات الكروماتين، يشار إلى الدول الكروماتين، تحديد هوية وطبيعة محور الجينوم المرتبطة بها. ولذلك، مهام سير العمل تتألف من المنهجيات (HT) الفائق قوية للتنميط عددا من هستون تعديل علامات، فضلا عن التحليلات الحسابية أنابيب قادرة على التعامل مع إعداد كبيرة من شرائح Seq التنميط مجموعات البيانات، هناك حاجة تصميم شامل من الدول ابيجينوميك في عدد كبير من العينات. سير العمل تقنية HT-رقاقة-Seq المعروضة هنا تتكون من وحدتين: 1) على بروتوكول تجريبي للتنميط عدة تعديلات هستون من كميات صغيرة من عينات الورم وخطوط الخلايا في صيغة 96-جيدا؛ و 2) خط أنابيب تحليل بيانات حسابية التي تجمع بين الأدوات الموجودة لحساب الأشغال مارك الفردية وأنماط الدولة الكروماتين اندماجي. معا، تيسير هذه الوحدات اثنين من السهل معالجة مئات من عينات Seq رقاقة بطريقة سريعة وفعالة. يتم استخدام سير العمل المقدمة هنا لاستخلاص أنماط الكروماتين الدولة من هستون 6 مارك الملامح في أورام سرطان الجلد، وخطوط الخلايا. عموما، فإننا نعرض سير عمل رقاقة seq شاملة التي يمكن تطبيقها على العشرات من عينات الورم البشري وسرطان الخلية خطوط لتحديد الانحرافات ابيجينوميك في مختلف الأورام الخبيثة.
معظم الثدييات الجينوم (98-99 في المائة) وتتألف من تسلسل فضله، وهذه المناطق نوكودينج تحتوي على العناصر التنظيمية المعروفة للمشاركة في التحكم في التعبير الجيني والكروماتين المنظمة1،2. في خلية عادية، الجمعية العامة المحددة من الحمض النووي في هيكل الكروماتين المضغوطة الحاسمة للمنظمة المكانية والتنظيم والتوقيت الدقيق لمختلف العمليات المرتبطة بالحمض النووي3،،من45. في خلية سرطان بيد الكروماتين تعديلات من قبل آليات جينية شاذة يمكن أن يؤدي إلى سوء تنظيم هيكل الكروماتين، بما في ذلك الوصول إلى العناصر التنظيمية، ونظم حلقات الكروموسومات والجينات أنماط التعبير6، 7،،من89،10.
وعلى الرغم من التقدم الذي أحرز مؤخرا، لدينا محدودة الفهم لتعديلات جينية المرتبطة بتطور الورم أو الاستجابة العلاجية. Epigenome يتكون من مجموعة تعديلات، بما في ذلك علامات هيستون ومثلايشن الحمض النووي، التي تشكل مجتمعة دولة ديناميكية (المشار إليها كدولة الكروماتين) التي تؤثر على شبكات التعبير الجيني وغيرها من العمليات الهامة للمحافظة على الهوية الخلوية. في الآونة الأخيرة، وقد تبين التعديلات في القدرة على في الأورام الخبيثة متعددة بدراسة ملامح H3K27Ac11. على الرغم من أن مثل هذه الدراسات توفر نظرة ثاقبة الترابط بين علامات جينية معزولة، أكثر من 100 إجراء تعديلات جينية قد حددت12،13 دون فهم واضح لدورها البيولوجي و الترابط. وعلاوة على ذلك، هناك عدد أكبر من أنماط اندماجي ممكن هذه هيستون وتعديلات الحمض النووي، ومن هذه الأنماط اندماجي-التعديلات الفردية لا-أن تملي الولايات جينية14. ومن ثم، هناك حاجة هائلة لتحديد التعديلات في هذه الدول الكروماتين أثناء تطور السرطان أو الردود على العلاج. معرفة شاملة بالتعديلات ابيجينومي في حالات السرطان قد تم متخلفة جزئيا بسبب التقنية (مثل توليد البيانات على نطاق واسع من كمية صغيرة من الخلايا مفرد المواد السريرية) وتحليلية (مثل خوارزميات لتحديد التحديات التي تواجه الدول اندماجي). ولذلك، هناك حاجة ماسة لأساليب الفائق قوية للتنميط عدد كبير من هستون تعديل علامات من المواد السريرية وسهلة لتنفيذ النهج الحسابية للتنبؤ بأنماط التوافقي الذي سيسهل تصميم جينية الدول المرتبطة بمراحل مختلفة من توموريجينيسيس والمقاومة العلاجية. علاوة على ذلك، البيانات المتاحة من الأخيرة epigenome التنميط الدراسات15،16،17،،من1819،20،21، 22،23 في الأنسجة العادية وخطوط الخلايا يمكن أن تكون متكاملة مع التشكيلات الكروماتين للأورام لمزيد ثاقبة epigenome مساهمة البيولوجيا الورم.
الكروماتين التنميط أصبح أداة قوية لتحديد أنماط الربط العالمي الكروماتين مختلف التعديلات15،24. وفي السنوات الأخيرة، أصبحت رقاقة seq "المعيار الذهبي" لدراسة التفاعلات بين الحمض النووي من البروتين على نطاق عالمي26،25،27. لأي تجربة رقاقة seq، هناك الخطوات الحاسمة اللازمة لنجاحها، بما في ذلك تجهيز الأنسجة وعدم اقتران، وتحديد شروط sonication الأمثل، تحديد تركيز الضد الأمثل لهطول الأمطار، إعداد مكتبة، التسلسل بعد تجهيز البيانات، وتحليل المتلقين للمعلومات. كل خطوة من هذه الخطوات تتضمن نقاط التفتيش الرئيسية في مجال مراقبة الجودة، وعندما تؤخذ معا، تعتبر حاسمة لتحديد الأهداف المحتملة للتحقق من الصحة الوظيفية بشكل صحيح. من خلال الابتكار في هذه الخطوات، العديد من الدراسات السابقة قد وضع منهجيات لأداء رقاقة أو Seq تشيب من كمية صغيرة من الأنسجة28،،من2930،31،32 . علاوة على ذلك، اقترحت بعض الدراسات القائمة على بروتوكولات لإجراء التجارب على رقاقة الفائق تليها بكر كوانتيتيشن33،34. وأخيراً، بعض مناهج التحليل المتاحة علانية Seq رقاقة البيانات متاحة الآن مثل عزق35 و36من المجرة. ومع ذلك، تفتقر إلى برنامج متكامل لأداء رقاقة Seq في طريقة الفائق في تركيبة مع خط أنابيب حسابية لأداء مارك واحد، فضلا عن تحليلات الدولة الكروماتين.
هذا البروتوكول يصف سير seq شريحة كاملة وشاملة لرسم خرائط الجينوم على نطاق المنظومة للدول الكروماتين في أنسجة الورم وخطوط الخلية، مع سهولة اتباع المبادئ التوجيهية ليشمل جميع الخطوات اللازمة لتجربة ناجحة. باعتماد أسلوب الفائق الموصوفة سابقا من جونين Blecher et al. 37، هذا البروتوكول يمكن أن يؤديها على عشرات من العينات في نفس الوقت وقد طبق بنجاح في خطوط خلايا السرطان والأورام البشرية مثل سرطان الجلد والقولون والبروستاتا وجليوبلاستوما عديدة الأشكال. علينا أن نظهر منهجية التعديلات هيستون الأساسية الستة التي تمثل المكونات الرئيسية في الساحة التنظيمية جينية في خطوط الخلايا البشرية سرطان الجلد وعينات الورم. وتشمل هذه التعديلات H3K27ac (محسنات)، H3K4me1 (القدرة على نشاط ويستعد)، H3K4me3 (مروجي)، H3K79me2 (نسخها من المناطق)، H3K27me3 (بوليكومب القمع)، و H3K9me3 (heterochromatic القمع). يمكن استخدام هذه العلامات أما وحدها أو في تركيبة لتحديد الدول الكروماتين وظيفيا متميزة تمثل المجالات القمعية والنشطة على السواء.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وتم الحصول على العينات السريرية جميع اتباع المبادئ التوجيهية "مجلس المراجعة المؤسسية".
1. إعداد المخزن المؤقت
2-الأنسجة/الخلية "خط المعالجة" والعابرة للربط
3-الأنسجة تحلل و Sonication وإعداد جسم
4-الكروماتين إيمونوبريسيبيتيشن
5-الغسيل وعكس Crosslinking مجمعات البروتين الحمض النووي إيمونوبريسيبيتاتيد
6-تنقية والتقدير الكمي للدنا سرع
7-مكتبة الجيل باستخدام "نيبنيكست الترا الثاني الحمض النووي مكتبة إعداد مجموعة"
8-وظيفة seq رقاقة معالجة البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويسمح هذا البروتوكول إيمونوبريسيبيتيشن من أنسجة الورم المجمدة وخطوط الخلايا التي يمكن أن يؤديها على العشرات من العينات في نفس الوقت باستخدام أسلوب الفائق (الشكل 1A). شظايا الكروماتين ينبغي أن يتراوح بين bps ~ 200-1000 للأمثل إيمونوبريسيبيتيشن. وقد لاحظنا أن يختلف الوقت اللازم لتحقيق نفس طول القص لأنواع الخلايا والأنسجة المختلفة. نجاح رقاقة من كميات صغيرة من الأنسجة يعتمد على إبقاء البرد ليستي في جميع الأوقات خاصة أثناء sonication. تنقية DN رق...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويصف هذا البروتوكول وحدة كاملة وشاملة من جانب seq رقاقة الفائق لرسم خرائط الجينوم على نطاق المنظومة للدول الكروماتين في خطوط الخلايا والأنسجة البشرية الورم. في أي بروتوكول seq رقاقة، واحد من أهم الخطوات خصوصية جسم. وهنا، يوضح هذا الأسلوب الظروف إيمونوبريسيبيتيشن للتعديلات هيستون وصف ستة، كلها هي رقاقة-الصف، وقد تم التحقق من صحة سابقا في أعمالنا وغيرها مختبرات42،،من4445 . بينما تركيزات الأجسام المضادة نفسها قد طبقت بنجاح لمختلف أ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب يعلن أي تعارض.
ونحن نشكر ماركوس كويل، غمبس كورتيس، الأساسية SMF في مداكك لدعم التسلسل. العمل الموصوف في هذه المقالة دعم المنح من المنحة المعاهد الوطنية للصحة (CA016672) "نواة صندوق التدابير الخاصة" وجوائز لجنة التحقيق الوطنية (1K99CA160578 و R00CA160578) ر. ك.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الجسم جهاز لوحة جهاز طرد جهاز طرد مركزي أجهزة Agilent
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| المضاد H3K4me1 من الدرجة ChIP | Abcam | ab8895 | |
| ChIP-grade H3K27ac الجسم المضاد | Abcam | ab4729 | |
| ChIP-grade H3K4me3 الجسم المضاد | Abcam | ab8580 | |
| ChIP-grade H3K79me2 الجسم المضاد | Abcam | ab3594 | |
| ChIP-grade H3K27me3 الجسم المضاد | Abcam | ab6002 | |
| ChIP-grade H3K9me3 الجسم المضاد | Abcam | ab8898 | |
| 1M Tris HCl ، درجة الحموضة 8.0 | Teknova | T1080 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E9884 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Glycine | Sigma-Aldrich | G8898 | |
| deoxycholate الصوديوم | Sigma-Aldrich | 30970 | |
| DPBS | Sigma - Life Sciences | D8537-500ML | |
| SDS | Sigma-Aldrich | 74255 | |
| Triton-X | Sigma-Aldrich | X100-100ML | |
| LiCl | Sigma-Aldrich | 746460 | |
| NP-40 | Calbiochem | 492016-100ML | |
| 1٪ TWEEN-20 | Fisher Bioreagents | BP337-500 | |
| BSA - Sigma خال من IgG | - Life Sciences | A2058-5G | |
| HBSS | Gibo | 14025092 | |
| GentleMACS C أنبوب | GentleMACS | 120-008-466 | أنبوب الفصل |
| 16٪ الفورمالديهايد | Peierce | 28906 | |
| مثبط البروتياز الصغير | Roche Diagnostics | 11836153001 | أقراص مثبطات الإنزيم |
| البروتيني Dynabeads Protein G & nbsp ؛ | أنابيب Invitrogen | 10009D | |
| Bioruptor NGS 0.65 مل | أنابيب صوتنة C30010011 دياجينود | ||
| DynaMag - 96 جانبي التفاف | Invitrogen | 120.27 | حامل مغناطيسي 96 جيدا |
| TE عازلة | Promega | V6231 | |
| RNase A | Invitrogen | 12091021 | |
| Proteinase K | Invitrogen | 100005393 | |
| حبات AMPure XP | Beckman Coulter | A63882 | الخرز المغناطيسي |
| الإيثانول | سيجما ألدريتش | E7023 | |
| Qubit ds DNA عالية الحساسية اختبار كيت | Invitrogen | Q32854 | كواشف الحمض النووي عالية الحساسية |
| NEBNext Ultra II مكتبة الحمض النووي مجموعة الإعدادية | نيو إنجلاند BioLabs | E7645L | مكتبة الحمض النووي مجموعة الإعدادية |
| المياه | الخالية من النوكليازAmbion | AM9932 | |
| عالية الحساسية D1000 ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5584 | كواشف الحمض النووي عالية الحساسية |
| كواشف D1000 عالية الحساسية | Agilent Technologies | 5067-5585 | كواشف الحمض النووي عالية الحساسية |
| Multiplex Oligos (بادئات الفهرس- مجموعة 1) | New England BioLabs | E7335L | Multiplex Oligos |
| Polyplex Oligos (بادئات الفهرس- مجموعة 2) | New England BioLabs | E7500L | Multiplex Oligos |
| TapeStation 4200 | Agilent Technologies | G2991AA | أداة الفروغرام الكهربائي للحمض النووي عالية الحساسية |
| الصوتنة Bioruptor Pico | Diagenode | B01060001 | حمام مائي disruputor |
| خلاط | المغذي 421105 | ||
| Bio-Rad C1000 Touch Thermal Cycler | Bio-Rad | 1851196 | PCR Thermal Cycler |
| حمام مائي | فيشر Scientific | 2322 | |
| متعدد القنوات Pipet | Denville | 1003123 | |
| أنبوب مسدس | حراري علمي | 88881001 | |
| 96 بئر | Eppendorf | 47744-110 | |
| Allegra X-12R الطرد المركزي ؛ | مركزي | Beckman Coulter | A99464 |
| منضدة | Eppendorf | 22620461 | طرد مركزي منضدية |
| شرائط أنبوب بصري (شريط 8x) | Agilent Technologies | 401428 | |
| أغطية شريط الأنبوب البصري (شريط 8x) | نصائح تحميل 401425 | ||
| Technologies ، 10 Pk | Agilent Technologies | 5067-5599 | |
| IKA MS3 دوامة | IKA | 3617000 | دوامة |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن