يصف البروتوكول الحالي طريقة لعزل الحمض النووي من عينات الدم والخزعات المعوية ، وتوليد مكتبات TCRβ و IGH PCR لتسلسل الجيل التالي ، وأداء تشغيل NGS وتحليل البيانات الأساسية.
مقالة منهجية
يصف البروتوكول الحالي طريقة لعزل الحمض النووي من عينات الدم والخزعات المعوية ، وتوليد مكتبات TCRβ و IGH PCR لتسلسل الجيل التالي ، وأداء تشغيل NGS وتحليل البيانات الأساسية.
الذاكرة المناعية، السمة المميزة للمناعة التكيفية، يتم تنظيمها من قبل الخلايا الليمفاوية T و B. في الدورة الدموية والأعضاء المختلفة ، وهناك مليارات من استنساخ الخلايا الفريدة تي وباء ، ويمكن لكل واحد ربط مستضد معين ، مما يؤدي إلى الانتشار والتمايز و / أو إفراز السيتوكين. يتم إنشاء التغايرية واسعة في الخلايا T و B عن طريق إعادة دمج عشوائي من شرائح وراثية مختلفة. تمكن تقنيات تسلسل الجيل التالي (NGS) ، التي تم تطويرها في العقد الماضي ، من رؤية متعمقة غير مسبوقة للذخيرة المناعية لمستقبلات الخلايا T و B. أظهرت الدراسات في مختلف الحالات الالتهابية والفيزيولوجيا المناعية والعدوى والخبيثة تغيرات ملحوظة في اللاستنساخ واستخدام الجينات والخصائص الفيزيائية الحيوية للذخيرة المناعية ، مما يوفر رؤى مهمة حول دور الاستجابات المناعية التكيفية في الاضطرابات المختلفة.
هنا، ونحن نقدم بروتوكول مفصل لNGS من ذخيرة المناعة من الخلايا T و B من الدم والأنسجة. نحن نقدم خط أنابيب بدءا من عزل الحمض النووي من خلال إعداد المكتبة ، والتسلسل على المنظم NGS وتنتهي مع التحليلات الأساسية. تمكن هذه الطريقة من استكشاف خلايا T و B محددة على مستوى النيوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية ، وبالتالي يمكن تحديد التغيرات الديناميكية في مجموعات الخلايا الليمفاوية ومعلمات التنوع في الأمراض المختلفة. هذه التقنية تدخل ببطء الممارسة السريرية ولديها القدرة على تحديد المؤشرات الحيوية الجديدة ، وتقسيم المخاطر والطب الدقيق.
يستخدم الجهاز المناعي التكيفي، المكون من الخلايا اللمفاوية T و B، الذاكرة المناعية للتعرف على مستضد سبق مواجهته وبدء استجابة سريعة. يتم إنشاء الخلايا الليمفاوية في نخاع العظام وتنضج في الغدة الصعترية (الخلايا التائية) أو نخاع العظم (خلايا B). تعرض كل من مستقبلات الخلايا التائية (TCR) ومستقبلات الخلايا B (BCR) تكوينات فريدة تسمح بالاعتراف بالمضادات المحددة. في التوازن، T و B الخلايا تعميم ومسح باستمرار تريليونات الببتيدات المختلفة المقدمة على الخلايا تقديم مستضد. ربط TCR أو BCR مستضد معين مع تقارب عالية، جنبا إلى جنب مع التحفيز المشترك المناسب، يؤدي إلى تنشيط الخلية، مما أدى إلى إفراز السيتوكين، والتوسع اللاستنساخي وتوليد الأجسام المضادة، في حالة الخلايا B.
تسمى المجموعة الهائلة من الخلايا T أو B المختلفة ذخيرة المناعة بشكل جماعي ، مما يتيح التعرف على عدد لا يحصى من الأسطح المختلفة. من أجل توليد مثل هذه ذخيرة واسعة، عملية معقدة من التجمع العشوائي من شرائح الجينات المختلفة يحدث، وخلق مجموعات لا نهاية لها تقريبا من المستقبلات التي يمكن أن تربط مستضدات فريدة من نوعها1. هذه العملية، ودعا V (D)J إعادة التركيب، ويشمل إعادة ترتيب متغير مختلف (V)، والتنوع (D) والانضمام (J) الجينات، يرافقه حذف عشوائي وإدراج النيوكليوتيدات فيتقاطعات 2.
وقد أثارت بنية الجهاز المناعي التكيفي اهتمام العلماء في مجالات مختلفة لعقود عديدة. في الماضي، كان تسلسل سانجر، والتحديد التكميلي للمنطقة 3 (CDR3) الأطياف، وقياس التدفق الخلوي تستخدم لتوصيف ذخيرة المناعة، ولكن قدمت دقة منخفضة. في العقد الماضي، مكن التقدم في الجيل القادم من أساليب التسلسل (NGS) من رؤية متعمقة لخصائص وتكوين ذخيرتي TCR و BCRللفرد 3و4. هذه النظم عالية الإنتاجية (HTS) تسلسل ومعالجة الملايين من المنتجات TCR أو BCR إعادة ترتيبها في وقت واحد، وتسمح بتحليل عالية الدقة من خلايا T و B محددة على مستوى النيوكليوتيد أو الأحماض الأمينية. NGS يوفر استراتيجية جديدة لدراسة ذخيرة المناعة في كل من الصحة والمرض. أظهرت الدراسات التي تستخدم HTS تغيير TCR وBCR repertoires في أمراض المناعة الذاتية5، وdeficiencies المناعية الأولية6،7، والأورام الخبيثة ، كما هو الحال في سرطان الدم النخاعي الحاد8. باستخدام NGS ، أظهرنا نحن وآخرون توسعا في قلة القلة لاستنساخ خلايا T و B محددة ، في المرضى الذين يعانون من مرض التهاب الأمعاء (IBD) ، بما في ذلك التهاب القولون التقرحيومرض كرون9و10و11و12و13و14. بشكل عام، تشير الدراسات من مختلف المجالات إلى أن التغيرات في الذخيرة لها دور حاسم في مسببات الأمراض في الاضطرابات بوساطة المناعة.
يصف البروتوكول الحالي طريقة لعزل الحمض النووي عن الخزعات المعوية والدم ، وتوليد مكتبات TCRβ و IGH PCR ل NGS ، وأداء تشغيل التسلسل. كما نقدم الخطوات الأساسية في تحليل بيانات الذخيرة المناعية. يمكن تطبيق هذا البروتوكول على إنشاء مكتبات TCRα و TCRа و IGL أيضا. كما تتوافق هذه الطريقة مع الأعضاء الأخرى (مثل الغدد الليمفاوية والأورام والسائل الزليلي والأنسجة الدهنية وما إلى ذلك) طالما يتم استخدام بروتوكولات الهضم الخاصة بالأنسجة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية في مركز شيبا الطبي، وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من جميع الأشخاص المشاركين.
1. عزل الحمض النووي والتحديد الكمي
2. إعداد المكتبة
ملاحظة: يستخدم البروتوكول الحالي عدة المقايسة متعددة الأجهزة المستندة إلى PCR متوافقة مع التسلسلات NGS. تحتوي المجموعة على 24 مؤشر مختلف يستهدف كل منها المناطق المحفوظة داخلβ V ومناطقβ J. وهذا يمكن تفاعل PCR خطوة واحدة وتجميع عينات مختلفة. انظر جدول المواد للحصول على التفاصيل.
3. تنقية التضخيم والتحديد الكمي
4. تسلسل الجيل التالي
5. تحليل التسلسل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هنا، ونحن نصف طريقة لعزل الحمض النووي من الأنسجة المعوية والدم، وإعداد المكتبات لNGS، والخطوات الأساسية لتشغيل تسلسل لتسلسل ذخيرة المناعة. سيقوم التشغيل بإنشاء ملفات fastq ، والتي يمكن تحويلها إلى ملفات fasta لاستخدامها في ImMunoGeneTics الدولية (IMGT) / منصة HighV-QUEST. هذا HTS ينفذ ويدير العديد من التحليلات لعشرات الآلاف من تسلسل TCRβ وIGH أعيد ترتيبها، في مستوى النيوكليوتيد15. IMGT / HighV - QUEST تمكن من تحليل مختلف TCRs وIGH repertoires في كل من الصحة والمرض. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تحديد المس...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وغالبا ما تواجه التغيرات في وفرة ووظيفة الخلايا الليمفاوية B و T في الأورام الخبيثة المختلفة18, اضطرابات التهابية مزمنة (على سبيل المثال, التهاب القولون التقرحي والتهاب المفاصل الروماتويدي)10,19, وفي مختلف المناعي17,20. وتستخدم الطريقة الحالية نظام NGS لتسهيل رؤية متعمقة لذخيرة TCR وBCR ، مما يتيح الكشف عن التغيرات الطفيفة في كلونية الخلايا T و B ، ومشاركة المستنسخين ، واستخدام جين...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
جميع المؤلفين ليس لديهم ما يكشفون عنه.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 2-بروبانول | سيجما | I9516-500ML | |
| 1.7 مل أنابيب الطرد المركزي | الدقيقة Axygen | 8187631104051 | |
| 15 مل أنابيب الطرد المركزي | Greiner | 188261 | |
| الإيثانول المطلق | Merck | 1.08543.0250 | |
| Amplitaq Gold | Thermo Fisher | N8080241 | |
| AMPure XP Beads | Beckman Coulter | A63881 | |
| كتلة الحرارة | Bioer | غير قابلة للتطبيق | |
| عالية الحساسية D1000 عينة عازلة | Agilent | 5067-5603 | ل Tapestation |
| عالية الحساسية D1000 ScreenTape | Agilent | 5067-5584 | ل Tapestation. تباع الأنابيب بشكل منفصل |
| مجموعة فحص المسار الليمفاوي | Invivoscribe | TRB: 70-91210039 IGH: 70-92250019 | يتضمن كل منها 24 فهرسا |
| MiSeq Reagent Kit v2 (500 دورة) | Illumina | MS-102-2003 | يتضمن نوع خلية التدفق القياسي وجميع الكواشف المطلوبة |
| MiSeq Sequencer | Illumina | SY-410-1003 | |
| شرائط PCR | 4titude | 4ti-0792 | |
| Proteinase K | Invitrogen | EO0491 | |
| Qubit 4 مقياس الفلور | Thermo Fisher | Q33226 | |
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher | Q32854 | يتضمن العازلة والصبغة والمعايير والأنابيب المتخصصة |
| شاكر | بيوسان | غير قابل للتطبيق | |
| Tapestation 2100 Bioanalyzer | Agilent | G2940CA | |
| ultra | Bio-lab | 7501 | |
| Wizard | Promega | A1120 | يتضمن محلول تحلل الخلايا ومحلول تحلل النوى والمخزن المؤقت لترسيب البروتين |
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