نقدم طريقة لتقييم تعبير microRNA في الكلى والمصل للفئران التي تعاني من اختلال كلوي يعتمد على العمر عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي العكسي.
مقالة منهجية
نقدم طريقة لتقييم تعبير microRNA في الكلى والمصل للفئران التي تعاني من اختلال كلوي يعتمد على العمر عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي العكسي.
MicroRNAs (miRNAs) هي RNAs صغيرة غير مشفرة تتكون من 21-25 قاعدة. فهي لا تترجم إلى بروتينات بل تعمل على إعاقة عمل الحمض النووي الريبي الرسول المستهدف (mRNAs) عن طريق زعزعة استقرارها وتعطيل ترجمتها. على الرغم من أنه تم التحقيق في ملامح تعبير miRNA في مختلف أعضاء وأنسجة الفئران ، إلا أنه لم تكن هناك طرق قياسية لتنقية وقياس كمية الكلى الفأرية و miRNAs في المصل. لقد أنشأنا طريقة فعالة وموثوقة لاستخراج وتقييم تعبير miRNA في مصل وكلية الفئران المصابة باختلال كلوي يعتمد على العمر.
وتستخدم هذه الطريقة التفاعل المتسلسل الكمي للنسخ العكسي والبوليميراز (qRT-PCR)، ويتطلب البروتوكول ست خطوات: (1) إعداد الفئران المقاومة للفئران المسرعة للشيخوخة 1 (SAMR1) والفئران المعرضة للشيخوخة المتسارعة (SAMP1)؛ (2) إعداد الفئران المعرضة للشيخوخة المسرعة للشيخوخة (SAMP1)؛ (2) إعداد الفئران المعرضة للشيخوخة (SAMP1) والفئران المعرضة للشيخوخة (SAMP1)؛ (2) إعداد الفئران المعرضة للشيخوخة (SAMP1) والفئران المعرضة للشيخوخة (SAMP1)؛ (2) إعداد الفئران المعرضة للشيخوخة (SAMP1) والفئران المعرضة للشيخوخة ( (2) استخراج عينات المصل من هذه الفئران. (3) استخراج عينة من الكلى من كل فأر ؛ (4) استخراج الحمض النووي الريبي الكلي (بما في ذلك miRNA) من عينات الكلى والمصل من كل فأر ؛ (5) تخليق الحمض النووي التكميلي (cDNA) مع النسخ العكسي من miRNA ؛ (6) إجراء qRT-PCR باستخدام cDNA الذي تم الحصول عليه.
تم استخدام هذا البروتوكول لتأكيد أنه ، مقارنة بالضوابط ، تم تغيير التعبير عن miRNA-7218-5p و miRNA-7219-5p بشكل كبير في الكلى والمصل لنموذج الفأر من القصور الكلوي المعتمد على العمر. أوضح هذا البروتوكول أيضا العلاقة بين الكلى والمصل لنموذج الفأر للاختلال الكلوي المعتمد على العمر. يمكن استخدام هذا البروتوكول لتحديد تعبير miRNA في الكلى ومصل الفئران المصابة باختلال كلوي يعتمد على العمر.
من المعروف أن التعبير عن مختلف الحمض النووي الريبوزي المرسال الذي يلعب أدوارا مهمة في كل من علم وظائف الأعضاء والمرض (على سبيل المثال ، الالتهاب والتليف والاضطرابات الأيضية والسرطان) يتم تنظيمه بواسطة miRNAs ، وهي RNAs قصيرة وغير مشفرة تسبب التدهور وتمنع نسخ mRNA1. لذلك ، من الممكن أن تكون بعض miRNAs بمثابة مؤشرات حيوية مرشحة جديدة و / أو أهداف علاجية لمختلف الأمراض2،3،4،5. تم إجراء الأبحاث على ملامح تعبير miRNA في مجموعة متنوعة من أعضاء وأنسجة الفئران (بما في ذلك الدماغ6 والقلب7 والرئة8 والكبد9 والكلى10). ومع ذلك ، لا توجد طرق قياسية أو ثابتة لاستخراج وتقييم miRNAs في الكلى أو مصل الفئران المصابة باختلال كلوي يعتمد على العمر.
لذلك ، أنشأنا بروتوكولا يمكن استخدامه لتنقية واكتشاف تعبير miRNA بشكل موثوق في مصل وكلية الفئران المصابة باختلال كلوي يعتمد على العمر. وهناك ست خطوات رئيسية في البروتوكول: (1) إعداد كل من الفئران الذكور SAMR1 البالغة من العمر 50 أسبوعا والفئران الذكور SAMP1؛ (2) إعداد كل من الفئران الذكور SAMR1 البالغة من العمر 50 أسبوعا والفئران الذكور SAMP1؛ (2) إعداد كل من الفئران الذكور SAMR1 البالغة من العمر 50 أسبوعا والفئران الذكور SAMP1؛ (2) إعداد كل من الفئران الذكور SAMR (2) استخراج عينات الدم من الوريد الأجوف السفلي لكلتا السلالتين من الفئران ، مع الاستخدام اللاحق لأنبوب سبيتز مع الهيبارين ، يليه الطرد المركزي ، للحصول على عينة مصل ؛ (3) استخراج عينة الكلى من الفئران - يتم استخدام مجانس السيليكون لتجانس عينة الكلى بشكل منفصل ، ثم يتم نقل العينة إلى نظام تمزيق البوليمر الحيوي على عمود دوران جهاز الطرد المركزي الدقيق11 ؛ (4) إجمالي استخراج الحمض النووي الريبي (الذي يحتوي على miRNA) من عينات المصل باستخدام عمود الدوران القائم على غشاء السيليكا12 وإجمالي الحمض النووي الريبي الذي يحتوي على استخراج miRNA من عينات الكلى باستخدام عمود الدوران القائم على غشاء السيليكا11 ؛ (5) تخليق الحمض النووي التكميلي (cDNA) من الحمض النووي الريبي الكلي باستخدام النسخ العكسي ، بوليميراز البولي (A) ، وأوليغو-دي تي التمهيدي13،14 ؛ و (6) أخيرا ، تحديد تعبير miRNA باستخدام qRT-PCR وصبغة متداخلة13,14.
استند هذا البروتوكول الجديد إلى دراسات نجحت في استخراج وتقييم الحمض النووي الريبوزي المرسال في أنواع مختلفة من الأنسجة11،12،13. وقد ثبت أن نظام تمزيق البوليمر الحيوي في البروتوكول قادر على تنقية الحمض النووي الريبي الكلي عالي الجودة من الأنسجة11. تم تحديد دقة وحساسية جوانب هذا البروتوكول المستخدم لتقييم تعبير miRNA بواسطة qRT-PCR مع صبغة متداخلة13,14 ، على سبيل المثال ، تخليق cDNA مع النسخ العكسي ، بوليميراز بولي (A) ، وأوليغو-dT الاشعال من الحمض النووي الريبي الكلي المستخلص. يتمتع البروتوكول الجديد بالعديد من المزايا: البساطة وتوفير الوقت وتقليل الأخطاء الفنية. وبالتالي ، يمكن استخدامه للتحقيقات التي تتطلب تحديد دقيق وحساس لملامح الكلى والدم miRNA. يمكن لدراسات العديد من الحالات المرضية أيضا استخدام البروتوكول الجديد.
يمكن تحديد ملامح تعبير miRNA في فئران SAMP1 ، والتي تعد نموذجا للاختلال الكلوي المعتمد على العمر ، كما هو موضح أدناه. في البشر ، يرتبط القصور الكلوي المعتمد على العمر بتطور الفشل الكلوي ويتميز بزيادة في مساحة التليف الخلالي الكلوي وتطور تصلب الكبيبات15,16. القصور الكلوي المعتمد على العمر هو أيضا سمة مهمة ومتكررة لأمراض الكلى المزمنة وأمراض الكلى في المرحلة النهائية15,16.
تمت الموافقة على البروتوكول التجريبي من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان في جامعة جيتشي الطبية وتم تنفيذه وفقا لدليل جامعة جيتشي الطبية لحيوانات المختبر ومبادئها التوجيهية المتعلقة باستخدام التجارب ورعايتها. يستخدم هذا البروتوكول أربعة فئران ذكور SAMR1 عمرها 50 أسبوعا وفئران ذكور SAMP1 (40-45 جم).
1. جمع عينات المصل
2. جمع عينات الكلى
3. إجمالي استخراج الحمض النووي الريبي من عينة المصل
4. استخراج الحمض النووي الريبي الكلي من عينة الكلى
5. تخليق cDNA مع النسخ العكسي للحمض النووي الريبي الكلي في المصل
ملاحظة: توصي المبادئ التوجيهية للحد الأدنى من المعلومات لنشر تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمية في الوقت الفعلي (MIQE) باستخدام ممارسات تجريبية أفضل للحصول على نتائج موثوقة لا لبس فيها17. في هذا البروتوكول ، يتم تصنيع cDNA من إجمالي الحمض النووي الريبي الذي تم تنقيته في إجراء من خطوتين باستخدام النسخ العكسي ، بوليميراز بولي (A) ، والاشعال oligo-dT.
6. تخليق cDNA مع النسخ العكسي للحمض النووي الريبي الكلي في الكلى
ملاحظة: تشجع المبادئ التوجيهية MIQE على ممارسات تجريبية أفضل لضمان نتائج موثوقة لا لبس فيها17. يستخدم هذا البروتوكول النسخ العكسي والبوليميراز البوليميراز (A) والأوليغو dT الاشعال لتوليف cDNA من 1.0 ميكروغرام من الحمض النووي الريبي الكلي المنقى في إجراء من خطوتين.
7. qRT-PCR من miRNA
ملاحظة: يتم استخدام طريقة intercalator ل qRT-PCR من miRNAs. تستخدم الاشعال للحمض النووي الريبي: U6 النووي الصغير 2 (RNU6-2) ، miRNA-223-3p ، miRNA-423-5p ، miRNA-7218-5p ، و miRNA-7219-5p.
8. استخدام نظام وبرامج PCR في الوقت الفعلي لتشغيل برنامج ركوب الدراجات PCR
بالنسبة لنموذج فأر القصور الكلوي المعتمد على العمر ، استخدمنا الفئران الذكور SAMP1 البالغة من العمر 50 أسبوعا والتي تزن 40-45 جم. تم جمع ما يقرب من 0.8 مل من الدم لكل فأر ونقلها إلى أنبوب سبيتز سعة 1.0 مل مع الهيبارين والمقلوب والطرد المركزي. تم شطف كل كلية باستخدام PBS ، وتشريحها ، وتخزينها في النيتروجين السائل لمزيد من التحليل. كانت الفئران SAMR1 البالغة من العمر خمسين أسبوعا بمثابة عناصر تحكم. استنادا إلى بيانات miRNA qRT-PCR التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج القصور الكلوي المعتمد على العمر ، لاحظنا أن مستوى الكلى من miRNA-7219-5p قد زاد بشكل كبير وانخفض مستوى الكلى من miRNA-7218-5p بشكل كبير في الفئران SAMP1 مقارنة بالضوابط (الشكل 1). زادت مستويات المصل لكل من miRNA-7219-5p و miRNA-7218-5p بشكل كبير في فئران SAMP1 مقارنة بالضوابط (الشكل 2). لم تتغير مستويات التعبير عن miRNA-223-3p في أي من السلالتين وبين الكلى والمصل (الشكل 1 والشكل 2).

الشكل 1: الحمض النووي الريبي الميكروي المعبر عنه بشكل تفاضلي في كليتي الفئران SAMP1. تحليل qRT-PCR للتعبير عن miRNA-223-3p و miRNA-7218-5p و miRNA-7219-5p في فئران SAMR1 (التحكم ، n = 4) والفئران SAMP1 (n = 4). البيانات متوسطة ± خطأ قياسي (أشرطة الخطأ) ؛ تم استخدام اختبارات t لتحليل الاختلافات بين المجموعات. p < 0.05 اعتبرت معنوية (* p < 0.05) ، n.s.: ليست مهمة. الاختصارات: miRNA = microRNA; SAMP1 = الفأر المتسارع الشيخوخة عرضة ؛ SAMR1 = مقاومة الماوس المتسارعة للشيخوخة 1 ؛ qRT-PCR = تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي العكسي النسخ. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: الحمض النووي الريبوزي المرسال المعبر عنه بشكل تفاضلي في مصل فئران SAMP1. تحليل qRT-PCR للتعبير عن miRNA-223-3p و miRNA-7218-5p و miRNA-7219-5p في فئران SAMR1 (التحكم ، n = 4) وفئران SAMP1 (n = 4). البيانات متوسطة ± SE (أشرطة الخطأ) ؛ تم استخدام اختبارات t للتحقيق في الاختلافات الكبيرة بين المجموعات. * p < 0.05 بواسطة t-test. الاختصارات: miRNA = microRNA; SAMP1 = الفأر المتسارع الشيخوخة عرضة ؛ SAMR1 = مقاومة الماوس المتسارعة للشيخوخة 1 ؛ qRT-PCR = تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي النسخ العكسي يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم تحديد مستويات التعبير عن miRNAs المستهدفة بنجاح بواسطة البروتوكول الموصوف أعلاه باستخدام qRT-PCR. يعد تقييم الحمض النووي الريبوزي المرسال المستخرج خطوة مهمة في الحصول على بيانات qRT-PCR ذات مغزى. لتأكيد الجودة الكافية للحمض النووي الريبوزي المرسال قبل إجراء qRT-PCR ، يجب استخدام قياس الطيف الضوئي لتحديد نسبة الامتصاص عند 260 نانومتر إلى تلك الموجودة عند 280 نانومتر. قد يحدث تلوث الحمض النووي ، و / أو قد تكون dimers التمهيدي في كل بئر من لوحة التفاعل موجودة إذا لم يوفر qRT-PCR تضخيما واحدا ل PCR للطول المتوقع ودرجة حرارة الانصهار ، أو إذا كان يوفر منحنى ذوبان أحادي الوسائط.
يمكن تقييم مستويات تعبير MiRNA بعدة طرق أخرى غير qRT-PCR ، بما في ذلك النشاف الشمالي ، والمصفوفة الدقيقة ، وفحوصات حماية الريبونوكلياز. ومع ذلك ، فإن طريقة qRT-PCR هي إجراء حساس ودقيق وبسيط وقابل للتكرار يتطلب حجم عينة أصغر من تلك المطلوبة لفحوصات حماية النشاف الشمالي والريبونوكلياز19. نظرا لأن المصفوفات الدقيقة يمكنها قياس تعبير عشرات الآلاف من miRNAs في وقت واحد ، فيمكن استخدامها لتحديد علامات miRNA المرشحة. تظهر بيانات Microarray أيضا ارتباطا عاما عاليا بالبيانات التي تم الحصول عليها بواسطة qRT-PCR20. ومع ذلك، لم يتم التوصل إلى توافق في الآراء بشأن المنهجية المثلى لمقارنة بيانات المصفوفات الدقيقة التي تم الحصول عليها في دراسات مختلفة21.
يحتوي تقييم miRNAs في المصل على الميزات التالية. أولا ، من السهل جمع المصل ، وبما أن miRNAs في المصل مستقرة ضد التجميد والذوبان ودرجة الحرارة والحمض ، يمكن أن تكون miRNAs مؤشرات حيوية جيدة. ثانيا ، هناك تماثل كبير لل miRNAs بين الأنواع ، ويتم استقراء نتائج التجارب على الحيوانات بسهولة للبشر. ثالثا ، أظهرت miRNAs في المصل إمكانية استخدامها كأدوية علاجية3. وقد أظهرت العديد من الدراسات أيضا أن مستوى التعبير عن miRNA في الأعضاء يرتبط مع miRNA في المصل 22،23،24. في هذه الدراسة ، لم تظهر miRNA-223-3p ، التي لم تظهر مستويات الكلى فيها فرقا كبيرا بين الفئران SAMR1 و SAMP1 ، أي فرق كبير بين السلالة في المصل. في المقابل ، أظهر miRNA-7218-5p و miRNA-7219-5p ، اللذان أظهرت مستويات الكلى بينهما فرقا كبيرا بين الفئران SAMR1 و SAMP1 ، اختلافات كبيرة بين السلالة في المصل.
يحتوي هذا البروتوكول على القيود التالية. أولا ، لم يتم التحقق من فائدته في أعضاء أخرى مثل الكبد والرئة ، وثانيا ، لم يتم اختباره على المختبر الأخرى مثل الفئران والكلاب والخنازير. استخدمت العديد من مجموعات البحث هذا البروتوكول لتنقية واكتشاف الحمض النووي الريبوزي المرسال بواسطة qRT-PCR وأفادت بأن هذا البروتوكول مكن من تنقية الحمض النووي الريبي عالي الجودة من الأنسجة والمصل 13،14،22،23،24. وقد ثبت أن هذه الطريقة لديها دقة وحساسية عالية للكشف عن التعبير عن miRNAs13،14،22،23،24. تظهر نتائج هذه الدراسة أن هذا البروتوكول يمكن أن يكتشف بنجاح تعبير miRNA في مصل وكلية الفئران. لذلك ، يمكن استخدام البروتوكول لتحديد ملامح تعبير miRNA في المصل والكلى في الفئران مع مجموعة متنوعة من الأمراض. نظرا لبساطة البروتوكول ، يمكن معالجة عدد كبير من العينات في وقت واحد. يمكن لتحليلات التعبير عن العديد من miRNAs في مختلف الحالات المرضية للكلية ، وبالتالي ، استخدام البروتوكول الموضح هنا.
هناك جوانب معينة من البروتوكول يجب وضعها في الاعتبار. لتجنب تدهور الحمض النووي الريبوزي المرسال المنقى الذي قد يحدث في درجة حرارة الغرفة، يجب أن تبقى الحمض النووي الريبوزي المرسال على الجليد. يجب تجانس عينات الكلى حتى يتم إذابتها بالكامل في كاشف التحلل. تحتوي كلية الفأر على كمية كبيرة من النسيج الضام غير القابل للذوبان في كاشف التحلل ، وبالتالي يلزم وجود جهاز تمزيق عمود لمزيد من التجانس. بالإضافة إلى ذلك ، يجب التحقق من صحة miRNA التحكم الداخلي المناسب (مع تعبير مستقر بين العينات) طوال إعداد تجربة qRT-PCR. وذلك لأن تداخل المواد المختلفة أثناء أداء هذا البروتوكول يمكن أن يغير مستويات التعبير عن الحمض النووي الريبوزي المرسال (miRNAs) للتحكم الداخلي ، مما قد يعرض النتائج للخطر. في الختام ، تصف هذه الورقة بروتوكول qRT-PCR للكشف عن وتنقية وتقييم تعبير miRNA في مصل وكلية الفئران المصابة باختلال كلوي يعتمد على العمر.
ويعلن صاحبا البلاغ أنه ليس لديهما تضارب في المصالح.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.0 مل سبيتز مع الهيبارين | Greiner-bio-one | 450534 | |
| Buffer RPE (مخزن الغسيل المخازل # 2 الذي يحتوي على جوانيدين والإيثانول بنسبة 1: 4) | Qiagen | 79216 | Wash buffer 2 |
| Buffer RWT (مخزن غسيل يحتوي على guanidine و ethanol بنسبة 1: 2) | Qiagen | 1067933 | Wash buffer 1 |
| MicroAmp Optical 96-well REACTION لوحة ل qRT-PCR | Thermo Fisher Scientific | 4316813 | لوحة تفاعل 96 بئر |
| MicroAmp فيلم لاصق بصري | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | فيلم لاصق للوحة تفاعل 96 بئر |
| miRNA-223-3p التمهيدي | Qiagen | MS00003871 | 5'-CGUGUAUUUGACAAGCUGAGUU G-3'miRNA-423-5p |
| التمهيدي | Qiagen | MS00012005 | 5'-UGAGGGGCAGAGCGACU UU-3' |
| miRNA-7218-5p التمهيدي | Qiagen | MS00068067 | 5'-UGCAGGGUUUAGUGUAGGG - |
| التمهيدي | Qiagen | MS00068081 | 5'-UGUGUUAGAGCUCAGGGUUGA GA-3'miRNeasy |
| Mini kit | Qiagen | 217004 | عمود تدور مثبت بالغشاء في أنبوب تجميع سعة 2.0 مل |
| miRNeasy المصل / مجموعة البلازما | Qiagen | 217184 | عمود الدوران المثبت بالغشاء في أنبوب تجميع سعة 2.0 مل |
| مجموعة miScript II RT (مخزن مؤقت للنسخ العكسي) | Qiagen | 218161 | مجموعة النسخ العكسي |
| miScript SYBR مجموعة PCR الخضراء | Qiagen | 218073 | PCR الأخضر القائم على الصبغة |
| QIA آلة التقطيع | Qiagen | 79654 | أعمدة دوران البوليمر الحيوي في أنبوب تجميع 2.0 مل |
| كاشف تحلل QIAzol (التحلل القائم على الفينول / الجوانيدين كاشف) | Qiagen | 79306 | كاشف التحلل القائم على الفينول / الجوانيدين |
| QuantStudio 12K Flex نظام PCR في الوقت الحقيقي | Thermo Fisher | Scientific 4472380 | أداة PCR في الوقت الحقيقي |
| QuantStudio 12K Flex الإصدار 1.2.1. | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | برنامج أداة PCR في الوقت الحقيقي |
| الخالي من RNase Qiagen | 129112 | ||
| RNU6-2 التمهيدي | Qiagen | MS00033740 | لم يتم الكشف عنه بسبب السرية |
| الفئران SAMP1 | Nippon SLC Corporation | يتم تعيينه | |
| SAMR1 ذكور الفئران | Nippon SLC Corporation | غير معين | |
| Takara biomasher القياسي | Takara Bio | 9790B | الخالط السيليكون |
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن