يصف البروتوكول مقايسة تهجين التألق المناعي الترادفي مع الأنسجة المضمنة بالبارافين المثبت بالفورمالين لاكتشاف وقياس الحمض النووي الريبي الصغير والبروتينات متعددة الإرسال في وقت واحد.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف البروتوكول مقايسة تهجين التألق المناعي الترادفي مع الأنسجة المضمنة بالبارافين المثبت بالفورمالين لاكتشاف وقياس الحمض النووي الريبي الصغير والبروتينات متعددة الإرسال في وقت واحد.
عند استخدام طرق الكشف عن التصوير التقليدية القائمة على التهجين في الموقع (ISH) ، يصعب التقاط microRNAs (miRNAs) نظرا لحجمها ، والذي يتراوح من 19 إلى 25 نيوكليوتيد. ومع ذلك ، نظرا لأن miRNAs هي منظمات رئيسية لاجينية تساهم في علم وظائف الأعضاء الطبيعي والعديد من الحالات المرضية ، فإن فهم السلوك الزماني المكاني ل miRNAs مهم لكشف وظيفتها على المستويين الخلوي وتحت الخلوي. هذا يخلق حاجة واضحة لتقنيات الكشف والتصور المناسبة. لذلك ، أنشأنا تضخيم الحمض النووي الصغير والتعرف عليه من خلال الحمض النووي المحفل في الموقع الهجين (MARLIN) ، والذي تم تطويره وتحسينه باستخدام تلطيخ التألق المناعي متعدد الإرسال ، ومجسات الحمض النووي المغلق (LNA) التي تستهدف miRNA. يمكن لهذه الطريقة تحديد كمية miRNA من خلال تعبير البروتين متعدد الإرسال ، والذي يسمح بالقياس الكمي للميرنا داخل الخلايا وخارج الخلية داخل البيئة الدقيقة للورم (TME) بحساسية عالية وقابلية للتكاثر. يمكن أن يوفر الاستخدام المشترك للكشف عن miRNA ومقايسات التقاط البروتين أيضا فهما شاملا للوظائف الخلوية والآليات التنظيمية داخل TME.
microRNAs
على الرغم من أن microRNAs (miRNA) صغيرة بشكل لا يصدق ، حيث يتراوح طولها بين 19 و 25 نيوكليوتيد ، إلا أن جزيئات الحمض النووي الريبي أحادية الشريطة هذه هي منظمات قوية في التعبير الجيني ، حيث تعدل الحمض النووي الريبي المرسال (mRNAs) بعد النسخ من خلال التفاعلات الخاصة بالتسلسل1. في جوهرها ، تعمل miRNAs كمنظمات سلبية عن طريق الارتباط ب mRNAs المستهدفة ، إما منع ترجمتها أو تعزيز تدهورها من خلال انقسام mRNA ، اعتمادا على درجة التكامل ، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض إنتاج البروتين من الجين المستهدف. في حين أن miRNAs هي في الأساس RNA غير مشفر ، إلا أن ما يقرب من 40٪ من جميع miRNAs لا تزال موجودة داخل الإنترونات أو الإكسونات لجينات ترميز البروتين2. يشمل الغرض الوظيفي من miRNAs العديد من العمليات البيولوجية الرئيسية مثل تكاثر الخلايا ، وتكوين الأوعية الدموية ، وموت الخلايا المبرمج ، وما إلى ذلك. والجدير بالذكر أن عدم تنظيم miRNAs متورط في تكوين الأورام ، حيث ارتبط التعبير الشاذ عن miRNAs المحددة وتنظيم الجينات بوساطة miRNA بالتحول الورمي في أنواع السرطانالمتعددة 3.
منذ اكتشافها ، تم بحث miRNAs على نطاق واسع في أمراض مختلفة بسبب تعبيرها الخاص بالأنسجة ووظائفها التنظيمية ، مع ارتباط خلل تنظيمها بالعديد من الأمراض ، بما في ذلك الاضطرابات التنكسية العصبية واضطرابات المناعة الذاتية وأنواع السرطان المختلفة4،5،6. يمكن أن ترتبط أنماط التعبير عن miRNAs بنوع السرطان ومرحلته والمتغيرات السريرية ، مما يجعل تنميط miRNA أداة قيمة لتشخيص السرطان والتشخيص4،5،6،7. كما تم تسريع اكتشاف miRNAs الجديدة من خلال التقدم في تقنيات التسلسل عالية الإنتاجية ، مما يعزز فهم مشاركة miRNA في العمليات البيولوجية المتنوعة8. تم التأكيد على أهمية miRNAs من خلال جائزة نوبل في الطب لعام 2024 الممنوحة لفيكتور أمبروس وجاري روفكون لاكتشافهما وظيفة miRNA في لائحة ما بعد النسخ9.
كمؤشرات حيوية قيمة لتشخيص المرض والتشخيص ، تم استكشاف الإمكانات العلاجية ل miRNAs ، مما أدى إلى تطوير الأدوية التي تستهدف miRNA. تكمن الإمكانات العلاجية ل miRNAs في علاج السرطان في قدرتها على تنظيم وحدات الجينات بشكل منسق ، مما قد يؤدي إلى استعادة الوظائف الخلوية الطبيعية10. في السابق ، تم تطوير العلاجات المضادة للسرطان القائمة على miRNA إما كعلاج أحادي أو بالاشتراك مع العلاجات المستهدفة الحالية لتعزيز استجابات العلاج وزيادة معدلات الشفاء11. لقد وضعها الطيف الديناميكي ل miRNAs كموارد أساسية لاستراتيجيات علاج السرطان المبتكرة. في سياق المقاومة العلاجية ، أظهر استهداف miRNAs وعدا في تقليل تكرار ومقاومة علاجات السرطان التقليدية ، مما قد يؤدي إلى تحسين بقاء المريض على قيد الحياة من خلال استهداف الخلاياالسرطانية 12. من خلال استكشاف أدوار miRNAs في تعديل أنشطة أنواع الخلايا المختلفة في البيئة المكروية للورم (TME) ، يمكن اكتشاف علاجات السرطان الفريدة وذات الصلة سريريا.
المقايسات المتاحة للكشف عن miRNAs
حاليا ، تعتمد الطريقة الأكثر شيوعا لقياس miRNA على الحمض النووي الريبي المستخرج من أجل تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي (q-RT-PCR) أو تسلسل الجيل التالي (NGS) ، مما يفقد السياق المكاني. هناك شركات ستوفر فحوصات TaqMan microRNA ، والتي تستخدم بادئات الحلقة الجذعية الخاصة بالهدف لتخليق (كدنا) ، وكيمياء SYBR Green القائمة على الصبغة مع تخليق (كدنا) عالمي. يمكن أن توفر هذه المقايسات حساسية وخصوصية عالية ويمكن تشغيلها على مجموعة من أدوات q-RT-PCR. لسوء الحظ ، لا يمكن لفحوصات TaqMan توفير القياس الكمي المطلق ، مما قد يؤدي إلى مشكلات مثل الإيجابيات الخاطئة والتباين في النتائج13. أيضا ، على الرغم من حساسيتها العالية ، يمكن أن يكون تطبيق هذه المقايسات في أنواع العينات المختلفة محدودا بسبب الحاجة إلى إعداد عينة مكثفة والتداخل المحتمل من المكونات الأخرى في العينة.
تسلسل الجيل التالي (NGS): يحظى miRNA-seq بشعبية متزايدة لتحليل التعبير التفاضلي عبر miRNome من السوائل الحيوية بأكملها. تتمثل إحدى مزايا تقنيات NGS مثل miRNA-seq في أنها تسمح بإجراء تحليلات متوازية ضخمة للتعبير على مستوى الجينوم ل miRNAs ، مما يتيح التقدير الكمي ل miRNAs الفردية ، وتحديد اختلافات التسلسل ، واكتشاف miRNAs الجديدة14. عيب كبير في الأساليب القائمة على التسلسل ، مثل IlluminaTruSeq Small RNA Sample Sample Kit ، هو تحريض التحيزات الكمية ، مما يؤثر على دقة تحليلات التعبير التفاضلي ، ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى التماثل وأطوال القراءة الأصغر ل miRNAs14. ليس ذلك فحسب ، بل إن وجود isomiRs (المتغيرات التي تختلف في التسلسل أو الطول عن تسلسل miRNA الأساسي) والتحف الفنية يمكن أن يعقد تفسير البيانات ، مما قد يؤدي إلى اكتشافات خاطئة وعوامل مربكة في فحوصات المؤشرات الحيوية14. أيضا ، يمكن أن تؤدي الأدوات المختلفة لتحليل بيانات miRNA-seq ، مثل sRNAbench و miRDeep2 ، إلى نتائج متفاوتة ، مما يؤثر على اتساق وموثوقية اكتشاف miRNA الجديد15،16. حتى شيء مثل تقنية المصفوفات الدقيقة يمكن أن يكون غير كاف في معظم الحالات. على الرغم من أنه يمكن أن يوفر نظاما أساسيا قويا وعالي الإنتاجية للكشف عن miRNA أو مستويات التعبير الجيني ، مما يجعلها مناسبة للدراسات على مستوى الجينوم ، إلا أن التكنولوجيا لا تزال محدودة بعدد miRNAs التي تم تحديدها مسبقا ولا يمكنها التحقق مباشرة من تفاعلات miRNA المستهدفة ، مما يحد من فائدتها في الدراسات الوظيفية17.
العامل الأكثر أهمية الذي يمكن التأكيد عليه هنا عند مقارنة كل هذه الخيارات المتاحة هو عدم وجود سياق مكاني. لا توفر أي سياق فيما يتعلق بمورفولوجيا الأنسجة أو التوزيع الزماني المكاني داخل الخلايا. يعد تصور السلوك الزماني المكاني ل miRNAs أمرا ضروريا لكشف وظيفتها على المستويين الخلوي وتحت الخلوي. في الوقت الحاضر ، يمكن الوصول إلى فحوصات التهجين في الموقع (ISH) ، وعادة ما تستخدم طرق الكشف عن الكروموجينيك. في حين أن هذه المقايسات تسمح بتصور miRNA بدقة خلية واحدة ، فإن النتائج تفتقر إلى الجودة ، مما يجعل من الصعب التمييز بين تعبير miRNA وخلفية العينة. بشكل عام ، ينتج العديد من هذه فحوصات منخفضة الجودة ، وهي غير موثوقة وتتطلب عادة القياس الكمي اليدوي.
لذلك ، قمنا بتطوير تضخيم الحمض النووي الصغير والتعرف عليه من خلال الحمض النووي المحفل في الموقع الهجين (MARLIN) باستخدام تلطيخ التألق المناعي متعدد الإرسال (عن طريق تلطيخ بروتين الأوبال) ومجسات الحمض النووي المغلق (LNA) التي تستهدف miRNA ، داخل أنسجة البارافين المثبتة بالفورمالين (FFPE). لقد حققنا ذلك من خلال تنفيذ نظام تضخيم إشارة التيراميد (TSA) الذي يتم تنشيطه بواسطة جسم مضاد مترافق لبيروكسيداز الفجل (HRP) المضاد للديجوكسيجينين (DIG). يعمل HRP كمحفز لإدارة أمن النقل ، بينما يرتبط Anti-DIG بمسبار LNA. هذا الاختبار مفيد بشكل خاص في فهم الطبيعة الأساسية ل miRs في تعديل ما بعد النسخ مع البروتينات ، وربما الحمض النووي الريبي الآخر في وقت واحد. علاوة على ذلك ، نظرا لعدم وجود اختبار متاح تجاريا يمكنه تحديد كل من miRNA وتعبير البروتين ، يوفر MARLIN طريقة فعالة لفهم العلاقات في الموقع ل miRs والبروتينات داخل عينات FFPE.
أظهرت النتائج الأولية من التقدير الكمي ل miR-181c-3p باستخدام MARLIN جدوى التحليل الموازي ل miRNAs والبروتينات في السياق المكاني الأصلي لأنسجة المبيض البشري FFPE. بعد هذا المثال ، بناء على مكونات MARLIN ، من الممكن نظريا التوسع إلى ما يصل إلى أربعة بروتينات باستخدام الفلوروفورات الفلورية التجارية المضاعفة مثل Alexa Fluor ، أو أصباغ الجزيئات الصغيرةالأخرى 18.
بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لأن هذه المنهجية تستخدم اختلافات في طرق الأنسجة القياسية ، فيجب أن تكون متوافقة مع أنسجة FFPE الثدييات الأخرى ، بالنظر إلى اختيار المسبار والأجسام المضادة المناسبة. تحافظ هذه المنهجية على البنية المكانية وتسمح بالتقدير الكمي للميرنا الخلوي وتحت الخلوي وتحديد الموقع المشترك للبروتين. يعالج هذا النهج فجوة حرجة في علم الأحياء المكاني من خلال رسم خرائط أنماط التعبير المشترك للبروتينات miRNAs والتوزيع المكاني ، والتي يمكن وضعها في سياقها مباشرة داخل معماريات الأنسجة الأصلية. نقدم هنا MARLIN نظرة عامة رسومية مفصلة في الشكل 1. بينما تم تحسين البروتوكول المقدم ل miR-181c-3p ، يمكن دراسة miRs الأخرى ، بالنظر إلى تصميم المسبار المناسب. تشمل المعلمات الحاسمة لهذه الطريقة: تقييم جودة الأنسجة وتحسين تركيزات المسبار. يوصى بتقييم سلامة الحمض النووي الريبي لكتلة الأنسجة باستخدام مقياس DV200 من خلال استخدام قسمين بحجم 10 ميكرومتر واستخراج الحمض النووي الريبي باستخدام بروتوكول يحافظ على جميع أحجام أجزاء الحمض النووي الريبي. يجب اختبار العينات ذات درجة DV200 أكبر من 50 أو أفضل ، وتركيزات البروتوكول ، بشكل منهجي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يستخدم هذا البروتوكول أنسجة البارافين الثابتة بالفورمالين (FFPE) لأقسام أنسجة ورم المبيض البشري من المرضى الذين يعانون من HGSC. تم جمع هذه العينات من المرضى الذين لم يعالجوا سابقا ويخضعون لجراحة اختزال الخلايا الأولية لسرطان المبيض. تم الحصول على جميع العينات والبيانات السريرية من مستودع سرطان المبيض التابع لقسم الأورام النسائية والطب التناسلي بموجب البروتوكولات المعتمدة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية بجامعة تكساس إم دي أندرسون. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المرضى من قبل موظفي مكتب الاستقبال ، وأجريت الدراسات وفقا للإرشادات الأخلاقية المعترف بها.
1. تحضير الأنسجة
2. تطبيق البروتين
3. تطبيق التحقيق
4. تلطيخ وتركيب نووي
5. التصوير والتحليل
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
عند اختبار هذا البروتوكول ، من المهم أن يكون لديك قسمان تسلسليان من نفس العينة التمثيلية من أجل الدقة والمقارنة. في هذه الحالة ، تم استخدام عينة من سرطان المبيض عالي الجودة (HGSC) لمقارنة النتائج. تم استخدام شريحة تحكم (الشكل 2A-B) التي لن تمر إلا عبر تلطيخ miRNA وشريحة اختبار تخضع لتلوين البروتين و miRNA (الشكل 2C-J).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
على الرغم من أن أهمية miRNAs معترف بها ومفهومة ، إلا أن ملاحظات كل من التطور الطبيعي وحالات المرض تعوقها حاليا صعوبة دراسة miRNAs باستخدام الطرق القياسية. أدت ندرة الطرق في الموقع إلى تطوير MARLIN (مقايسة miRNA FISH). بالنظر إلى التماثل والطول القصير ل miRNAs ، يصبح من الصعب تصور موقعها وتأثيرها على تنظيم ما بعد النسخ. يستخدم تطوير البروتوكول هذا مجسات الحمض النووي المقفلة (LNA). الحمض النووي الريبي عبارة عن قواعد RNA معدلة يتم فيها قفل الريبوز بجسر الميثيلين ، يربط ذرة الأكسجين...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
نود أن نعرب عن تقديرنا للأشخاص التاليين ، تشي لام أو يونغ ومانجوناث نيماكايالو ، الذين كانوا جزءا من لجنة أطروحة بسنت أثناء التطوير للمقايس. أيضا ، صموئيل موك ، الذي قام بتقسيم وتقديم العينات المستخدمة. أخيرا ، نعرب عن تقديرنا ليوهان دوري ودان وينكوفسكي ، اللذين قدما مساعدة مكثفة أثناء التحليل واستخدام برنامج Visiopharm. تم تمويل هذا البحث جزئيا من قبل تحالف أبحاث سرطان المبيض (OCRA 811621 و 891490) ، ومؤسسة Sie ، وصندوق Stephanie C. Stelter Endowment. تم إجراء هذا البحث بالتعاون مع المنشأة الأساسية لقياس التدفق الخلوي والتصوير الخلوي ، والتي تدعمها جزئيا المعاهد الوطنية للصحة من خلال منحة دعم مركز السرطان في إم دي أندرسون P30 CA016672 وأخصائي أبحاث جاريد بيركس في المعهد الوطني للسرطان 1 R50 CA243707-01A1.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10 مرات محلول ملحي مخزن TRIS (TBS) بدرجة حموضة 7.6 | ثيرمو فيشر العلمي | J62662 K7 | للغسلات المتقطعة بين الخطوات |
| مخفف الأجسام المضادة من أوبال/حجب | أكويا للعلوم الحيوية | ARD1001EA | محلول حجب البروتين |
| مخفف تضخيم أتمتة 1x Plus | أكويا للعلوم البيولوجية | FP1609 | يستخدم لتخفيف فلوروفورات الأوبال |
| 20x Concentrate محلول سترات الصوديوم الملحي (SSC) | سيغما-ألدرتش | S6639-1L | لغسولات miRNA بعد تهجين المجس |
| 4',6-دياميدينو-2-فينيليندول (DAPI) | ثيرمو فيشر ساينتيفيك/إنفيتروجين | EN62248 / 62248 | للتلوين النووي |
| نظام التهجين ACD HybEZ II | ACD Biotechne | 321711 | فرن يستخدم لتنظيم درجة الحرارة أثناء بروتوكول miRNAscope |
| Anti-CD8 (D8A8Y)، mAb الأرنب | تقنيات الإشارات الخلوية | 85336S | مثال على الأجسام المضادة الأولية المستخدمة لتحسين هذا البروتوكول |
| مرافق HRP مضاد للديغوكسيجينين (الفأر) | شركة ريفيتي للعلوم الصحية | NEF832001EA | الكاشف الثانوي المستخدم في اكتشاف الميكرو الريبي الريبي |
| Anti-EpCAM (E6V8Y)، متال الأرنب | تقنيات الإشارات الخلوية | 93790 | مثال على الأجسام المضادة الأولية المستخدمة لتحسين هذا البروتوكول |
| مسحوق كاشف الحجب | أكويا للعلوم البيولوجية | FP1012 | حل حجب ال miRNA |
| كحول الإيثيل 100٪ (200 بروف) | فارمكو | 111000200 | لإزالة البارافينية |
| مخزن EZ-AR1 | BioGeneX | HK521-XAK | يستخدم لاسترجاع المستضدات لمقاطع نسيج FFPE عند خطوة البروتين |
| مخزن الأناقة EZ-AR1 | BioGeneX | HK546-XAK | يستخدم لاسترجاع المستضدات لمقاطع نسيج FFPE عند خطوة مسبار miRNA |
| نظام الأشعة تحت الحمراء EZ-Retriever | BioGeneX | MW015-IR | استخدام الميكروويف لاسترجاع المستضدات لمقاطع أنسجة FFPE |
| محلول بيروكسيد الهيدروجين 30٪ | سيغما-ألدريتش | HX0640-5 | لتحضير الأنسجة. يساعد على منع نشاط البيروكسيداز الداخلي وإنتاج منتجات ذات ألوان عالية |
| مسبار miR-181c-3p miRNA | تشياغن | 339112 | مثال على مسبار miRNA المستخدم لتحسين هذا البروتوكول |
| مجموعة المخزن المؤقت miRNA ISH (FFPE) | تشياغن | 339450 | يستخدم لتخفيف مسبار ال miRNA |
| أوبال 620 | أكويا للعلوم البيولوجية | FP1495001KT | الفلوروفور لتحديد الجسم المضاد الأساسي |
| أوبال 690 | أكويا للعلوم البيولوجية | FP1497001KT | الفلوروفور لتحديد الجسم المضاد الأساسي |
| أوبال Anti-Ms + Rb HRP | أكويا للعلوم الحيوية | ARH1001EA | الأجسام المضادة الثانوية المستخدمة كعامل كشف |
| بيرس 16٪ فورمالدهيد (بدون مضادة)، خال من الميثانول | ثيرمو فيشر العلمي | 28908 | لصنع 3.7٪ PFA لتحضير الأنسجة |
| برولونج ألماسة مضاد التلاشي | ثيرمو فيشر العلمي | P36970 | وسائط التركيب |
| RNAscope Protease Plus | ACD Biotechne | 322331 | لنفخ مقاطع الأنسجة&nb; عن طريق هضم البروتينات جزئيا و كشف جزيئات ال miRNA المستهدفة |
| ماء خال من RNAe | كورنينغ | 46-000-CM | تنظيف وتجهيز جميع المعدات، واستخدامها كمخفف عند الحاجة |
| 20 سنة | سيغما-ألدرتش | P1379-25ML | لصنع TBS-T |
| تضخيم إشارة التيراميد بالإضافة إلى السيانين 3 | أكويا للعلوم البيولوجية | NEL744001KT | الفلوروفور لتحديد الميكرو الريبي الريبي |
| مجسات الميكروRNA اليو6 والخلفي | تشياغن | 339459 | مجسات التحكم الاختيارية |
| درجة زيلين الأنسجة | ثيرمو فيشر العلمي | UN1307 | لإزالة البارافينية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.