该方案描述了一种用于分析 I 型和 III 型 IFN 表达特征的高通量 qRT-PCR 测定。该检测区分这些基因的高度相似转录本之间的单碱基对差异。通过批量组装和机器人移液,分析结果一致且可重现。
方法文章
该方案描述了一种用于分析 I 型和 III 型 IFN 表达特征的高通量 qRT-PCR 测定。该检测区分这些基因的高度相似转录本之间的单碱基对差异。通过批量组装和机器人移液,分析结果一致且可重现。
本报告中描述的是一种 qRT-PCR 检测方法,用于分析 384 孔板形式的 17 种人 IFN 亚型,其中包含高度特异性的锁核酸 (LNA) 和分子信标 (MB) 探针、转录本标准品、自动多通道移液和板干燥。确定 I 型干扰素 (IFN) 中的表达,尤其是 12 个 IFN-α 亚型,受到它们共享序列同一性的限制;同样,III 型 IFN 的序列,尤其是 IFN-λ2 和 -λ3,也高度相似。该测定提供了一种可靠、可重复且相对便宜的方法来分析 17 种干扰素亚型转录物的表达。
I和III型干扰素(IFN)是在所有脊椎动物1病毒等病原刺激和存在的免疫反应的关键。免疫和非免疫细胞表达和分泌,以及响应于,干扰素2。在检测到相关联的病原体分子模式(PAMP)3,4-先天免疫传感器,如Toll样受体(TLR),刺痛和RIG-I,诱导I型和III干扰素的表达。在人类中,I型干扰素包括IFN-β,-ω,-κ和12亚型IFN-α,并绑定到IFNAR1 / IFNAR2受体复合物2,5。 III型干扰素包括IFN-λ1,-λ2和-λ3并绑定到IL10RB / IL28RA受体复合物2。经典地,I型和III干扰素结合到它们各自的受体复合物,然后招募STAT1 / STAT2异二聚体和引发的干扰素刺激的基因(ISG)6转录。 ISG参与功能的多元化,从抗病毒和抗增殖活性来激活适应性免疫应答7。
病原体已经进化逃避,颠覆,并劫持干扰素信号传导途径的元件的许多机制表明干扰素在先天免疫应答8的重要性。例如,牛痘病毒表达与IFNAR1同源螯合I型IFN 9而雅巴样疾病的病毒分泌的一种糖蛋白,抑制I型和III干扰素蛋白10诱饵受体。除了 其在宿主防御作用,干扰素也牵连在癌症的监视和一些自身炎症性疾病:在乳腺癌细胞中的IFN表达沉默限制免疫监视11,IFN-α的过量生产是在全身的发展机制红斑狼疮12和STING的错误的活化导致造成的STING相关血管病过量IFN的全身炎症反应13。在治疗上,干扰素被用于治疗多发性硬化症14,慢性病毒感染,如HBV 15和HCV 16,17,和癌症,例如多毛细胞白血病18和慢性髓细胞性白血病19。关于干扰素在特定的生理过程的相关问题,连续揭示了该细胞因子家族的普遍存在的性质。
I型干扰素,尤其是IFN-α亚型,通常被认为是作为一个实体20-23,而不是作为一组密切相关的,但明显的,蛋白质。的存在和多种干扰素物种包括IFN-α亚型的持久性,在整个脊椎动物进化24表明,这些亚型中的至少一个子集具有特定或特有的功能。这是可能的干扰素表达的定义的模式将破译并帮助表征1亚型17的一个或多个的特定的功能。研究T的挑战他I型和III干扰素亚型是基于他们共享的序列同一性:所述12的IFN-α亚型共享> 50%25和IFN-λ亚型共享它们的氨基酸序列的81-96%26。在描述的定量RT-PCR检测,分子信标(MB)和锁核酸(LNA)荧光探针区分高度相似的IFN亚型序列之间的单碱基对差异,并允许IFN表达签名的表征。该测定的384-孔板格式包括定量(转录标准)和半定量(持家基因(HKG))的措施,允许通过分别转录拷贝数和ΔCq分析。批量组装,通过干燥该引物/探针(PR / Pb)的促进了自动化多通道移液,和长期存储,可能设置在板上,提高再现性,实用性和实用性测定的。
本协议描述的过程制备384孔的qRT-PCR测定板( 图1)与靶向人IFN亚型( 表1)多达17个不同镨/铅套。 PR /铅设定的工作库存源板( 图2)被用来制备多384孔测定板中,可以使用机器人多道移液器进行自动化的方法。虽然最初的重点是创造一个协议,用于研究人类干扰素表达的签名,这种方法已应用于恒河猴也是如此。虽然该板布局略有不同和镨/铅集( 表2)是不同的,用于创建人和恒河猴板整体制备方法是相同的。与协议的最小的修改,该方法可以被执行,以允许测定的发展,研究其他组密切相关的基因。
参见图1和2下面
见表1和表2贝尔流
1.制备标准系列稀释(图3A)
注:串行稀释系列包含由一个公关/铅一套有针对性的序列线性质粒作为定量标准,定量RT-PCR检测。对于IFN亚型每个标准系列稀释组包含足够的量来运行90检测板。被选择的四个点用于测定中的标准稀释曲线为从20〜32( 表3)覆盖的Ct值。
见表3所示
2.准备底漆/探针(PR / Pb计)和无模板控制(NTC)工作股票混合料(图3B)
注:每个1.7毫升镨/铅设置工作的股票和128.6微升无模板对照(NTC)的工作股票组合将会使30检测板。
见下表4
4.加载和运行384孔分析板
参见图3所示
的定量RT-PCR测定描述可以实现以分析的I型和III干扰素的表达模式在多种细胞类型和上下文。例如,人I型和III干扰素表达的签名中的外周血单核细胞(PBMC)从6供体与TLR配体刺激进行分析;聚I:C(25微克/毫升),LPS(10毫微克/毫升),咪喹莫特(10μM),和CpG寡核苷酸(1μM)( 图4)。使用电子表格应用软件数据进行分析,并作为雷达图表具有根据它们的蛋白质序列27的系统发生树布置顺时针IFN-α亚型。人IFN表达的雷达图表示于使用掺入测定法设计分析的两种不同的方法来计算对数标尺:标准化为HKG(ΔCq)绝对CQ值,和每总RNA微克(微克)复制模板的数。拷贝数值从结果○计算发成绩单的标准曲线。该数据表明,通过TLR激动剂诱发人IFN表达签名是配体特异性。
参见图4所示
这表现为人类干扰素表达的签名,我和III IFN在恒河猴的类型表达签名还具体TLR配体。 PBMC从3个供体刺激用聚I:C(50微克/毫升),LPS(10微克/毫升),和咪喹莫特(10微克/ ml)处理3小时( 图5)。在未受刺激的细胞在基线IFN亚型表达水平较低。的IFN-α亚型数量有限表达响应LPS和聚I:C。相反,在响应于咪喹莫特的IFN表达高,并且亚型表达宽。 IFN-β和IFN-λ1的表达增强被所有3,TLR激动剂28。
参见图5所示
总是">

图2:一个96孔源板17镨/铅套布局的目标数是指公关/铅设置。黑色的箭头表示当镨/铅集添加到多个井。 NTC混合物被添加到指定的孔中(暗灰色背景)。两口井(F3,G3)与斜线未使用。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3:示意图中的定量RT-PCR检测协议的具体步骤 AE图选择协议的一部分。 (A)第1步:标准系列稀释准备。 (B)步骤2:镨/ Pb和NTC工作的股票混合准备。 (C)步骤3.1:的镨/铅套和NTC混合物在96孔加工股板的制备。 (D)的步骤4.1-3:混合料用于装载384孔测定板的制备。 (美东时间EP 4.5:加载384孔测定板。图被从左到右下角的顶部读出。试剂为干扰素(IFN)测定被储存在-20℃,都列在左边的列;在协议行单独行动。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4:在外周血单核细胞的人IFN表达签名(PBMC)中的不同响应于用于刺激的PBMC刺激TLR配体和RNA收获用于定量RT-PCR分析的TLR配体。高峰响应的几何平均值与聚I:C(25微克/毫升)在8小时(红色正方形),LPS(10毫微克/毫升)在4小时(绿色三角形),咪喹莫特(10μM)在16小时(紫色菱形),CpG的(1μM)在16小时(黑色圆圈),和未刺激的对照,在16小时(蓝色圆圈)从6供体示于日志10刻度作为HKG UBCΔCq(左)的表达的功能或按核糖核酸微克拷贝数(右) 。 IFN-α亚型都根据氨基酸序列相似性的亲缘情节进行排序。这个数字最初发表在免疫学和细胞生物学27。

图5:在外周血单核细胞的猕猴IFN表达签名(PBMC),以响应用于刺激 PBMC从三个恒河猴(由正方形,菱形,三角形和指定) 的TLR配体不同于全血中分离和刺激脂多糖(LPS)(10微克/毫升),聚I:C(50微克/毫升)或咪喹莫特(10微克/毫升)。细胞在0小时收获(OPEñ形状),或3小时的TLR刺激(封闭的形状),干扰素的表达测量后。型I,II和III的IFN转录水平作为HKG GAPDHΔCq(左)的表达的功能,或作为拷贝数/微克的RNA(右)显示在日志10的规模。这个数字最初发表在Journal of干扰素与细胞因子研究28。

表1:人类IFN底漆/探针组序列和反应的信息 请点击这里查看此表的放大版本。

表2:恒河猴IFN引物/探针组序列和反应的信息 请点击这里查看此表的放大版本。
| 质粒浓度(FM) | ||||
| 一 | B | Ç | ð | |
| IFN-α1 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α2 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α4 | 2500 | 250 | 25 | 2.5 |
| IFN-α5 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α6 | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
| IFN-α7 | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
| IFN-α8 | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
| IFN-α10 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α14 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α16 | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
| IFN-α17 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-α21 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-λ1 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-λ2 | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-λ3 | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
| IFN-β | 25 | 2.5 | 0.25 | 0.025 |
| IFN-ω | 250 | 25 | 2.5 | 0.25 |
表3:标准品稀释设定浓度信息。
| 加IFN镨/铅套 | 加水量(毫升) | |
| NTC 1 | IFN-β,-ω,-λ3 | 85.7 |
| NTC 2 | IFN-α1,-α5 | 100.0 |
| NTC 3 | IFN-α2 | 114.3 |
| NTC 4 | IFN-α4 | 114.3 |
| NTC 5 | IFN-α7 | 114.3 |
| NTC 6 | IFN-α6,-α8,-α10 | 85.7 |
| NTC 7 | IFN-α14,-α16 | 100.0 |
| NTC 8 | IFN-α17 | 114.3 |
| NTC 9 | IFN-α21,-λ1 | 100.0 |
| NTC 10 | IFN-λ2 | 114.3 |
表4:NTC工作的股票混合的信息。
这份报告介绍了设计,批量生产,以及对一个实验来衡量一个研究实验室设置了一组高度相似的基因的转录分析的方法。这里报道的高通量定量RT-PCR测定测量IFN- 和- λ亚型具有高特异性。该方法包括两个主要方面,对同源基因家族的成员和一个生产平台的发展,为创造预装镨/铅套可靠和一致的384孔检测板之间的区分镨/铅套设计。的定量RT-PCR探针结合的结构(MB)或化学(LNA),朝提高其特异性29的方法。为2的引物组,在恒河猴测定( 表2)中,扩增阻滞突变系统(ARMS)被掺入引物的序列,以进一步提高特异性30。虽然一般来说,最好针对外显子 - 外显子路口ENHA一个QRT-PCR反应的NCE特异性,这是不可能的,因为I型IFN基因缺乏内含子。因此,基因组DNA将在PCR反应中被扩增,并且必须由DNA酶处理RNA提取后降解。
用于Pr /铅套的目标区域被限制在成熟肽的每个干扰素的编码区。由于IFN-α亚型,特别是成熟肽区域之间的高序列相似性,这是有时需要妥协的敏感性,以确保特异性。这是特别用IFN-α17,其中当针对其他的IFN-α亚型相比成熟肽转录只有四个独特碱基的情况。靶向的IFN-α17需要结合多个亚型的转录的引物,限制特异性探针。其结果是,在PCR反应将扩增亚型以外的IFN-α17,从而消耗的PCR试剂和loweri的一个相当大的比例纳克来自特定探针的IFN-α17的荧光信号的幅度。朝向为高度相似的基因,如干扰素设计敏感和特异镨/铅套一个额外的挑战是的可能性,即在GenBank数据库中注释的序列可以是不完整的或全面的在设计的时间。再次,这是对于IFN-α17是一个挑战,在这种新注释的序列不完全一致的序列的数据库中,在设计时的版本。因此,在设计时,镨/铅设置为尚未深入研究基因,这是明智的定期检查靶基因的最新注解序列。最后,这是必要的,以确保镨/铅集不扩增可被转录但不被翻译的假基因。
设计镨/铅套后,接下来的挑战是优化的17个不同镨/铅的PCR条件设置上的一个384孔板。成绩单标准是祁门功夫,功夫坦在测试镨/铅集的特殊性,成为协调众多不同的PCR反应的定量RT-PCR条件是必不可少的。测试镨/铅盘对阵成绩单标准制定的效率和灵敏度;表达高度类似的假基因的质粒可能是必要的,以确保镨/铅设置可选择性地测量的功能性基因的转录。转录标准也提供分析的定量装置(转录物数目),除了相对于管家基因(ΔCq)的半定量分析。
从96孔源板分成多个384孔测定板的机器人移液多信道提高了精度和板间结果的一致性。鲑鱼精子DNA(单链DNA)被用作载体,可以稳定并保留镨/铅套长期贮存,象晒分配到板中的试剂。干燥该板也降低了反应的体积必要可重复的结果,这反过来又保留珍贵样品,并降低了使用昂贵的试剂。通过这些步骤,板批量组装提供精度和一致性超过六个月。
以下板制备,质量控制措施是至关重要的检查批次板的一致性。为了这个目的,一个附加的四组的标准,是一个盘运行。在"5倍标准"板块跟踪性能,并创建一个数据集到一个单独板的标准进行比较。同时测定法设计过程中使用的每个标准的10的10倍稀释液,空间考虑要求四个点被用于在每个测定板的标准曲线,并为5倍的标准板。另外,阳性对照应包括在每个板以使该板的有效性。
通常情况下,需要3-4个小时,从一个镨/铅s准备6检测板环境允许的板;这是准备12板在一个研究实验室的单日可行的。由于每个人的IFN亚型检测板检查17镨/铅套,可容纳15实验样品,一天组装生产了一批板带产生高达3,060实验数据点的能力。从定量RT-PCR技术平台的原始数据可以被处理,并在电子表格应用程序软件用编程脚本自动填充预先设计的分析模板组装。此方法最大程度地减少实际操作的数据输入,从而防止了复制错误,并允许研究者专注于数据分析,而不是数据集。如这里所述,该高通量定量RT-PCR测定可以应用于测量干扰素亚型的人或猕猴样品中的表达,并且可以适用于使用其他种类或同源基因集。板布局的灵活性允许用户改变引物/探针组定制的基因兴趣朝向特定的细胞类型或模型系统。该测定可用于测量IFN表达签名在细胞培养模型学习病原体或疾病模型的上下文患者样品中阐明参与免疫应答的信令机制。
VPM 和 RLR 是测量 IFN 和 IFN- 亚型表达并从中获得特许权使用费收入的技术的共同发明者。其余作者声明没有利益冲突。
这项工作是由CBER / FDA-NIAID / NIH间协议YI-AI-6153-01,FDA / CBER壁间的资金,以及FDA医疗对策倡议的支持。 TCT,MNB,VPM,LMS和KDK被任命为研究参与计划的中心生物制品评价和研究,通过美国能源Departmen和美国之间的间协议给予了美国橡树岭研究所的科学教育支持食品和药物管理局。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 0.2 ml PCR 联管 | Eppendorf (美国纽约州韦斯特伯里) | E0030 124 286 | |
| 12 通道 384 均衡器电动移液器,0.5-12.5 ul | Thermo-Fisher Scientific (美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-139 | *已停产 |
| 12 通道 384 均衡器电动移液器,1-30 ul | Thermo-Fisher Scientific (美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-137 | *已停产 |
| 12 通道电动移液器,5-250 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-118 | *已停产 |
| 2.0 ml 微量离心管,无菌 | Celltreat Scientific Products(美国马萨诸塞州雪莉) | 229446 | |
| 8 通道电动移液器,15-1250 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-115 | *已停产 |
| 的一次性试剂储液槽 | VWR International(美国宾夕法尼亚州拉德诺) | 89094-668 | 25 mL 储液槽,带 2 个分隔器 |
| E-Centrifuge | Wealtec Corp.(美国内华达州斯帕克斯) | 1090003 | |
| 真核 18S rRNA (18S) | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | Hs99999901_s1 | 恒河猴 HKG 引物/探针组 |
| 定速小型涡旋仪 | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 02-215-360 | |
| 透气粘性板密封 | Thermo-Fisher Scientific (Waltham, MA, USA) | AB-0580 | 板制备过程中使用的一次性板密封 |
| 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 (GAPDH) | FBR(美国马里兰州银泉) | 定制订单 | 人 HKG 引物/探针组 |
| 油醛-3-磷酸脱氢酶 (GAPDH) | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | Rh02621745_g1 | 恒河猴 HKG 引物/探针组 |
| Hudson Solo 自动多通道移液器 | Hudson Robotics (美国新泽西州斯普林菲尔德市) | 800200 | 用 384 孔冷却巢修饰 |
| 线性化质粒(IFN 基因) | Aldevron (美国北达科他州法戈市) | 定制订单 | 项目 3000, 3580;用于检测标准品 |
| LNA 抑制剂 | Exiqon (美国马萨诸塞州沃本市) | 定制订单 | 项目 500100 |
| LNA 探针 | Sigma-Proligo (美国密苏里州圣路易斯市) | 定制订单 | 材料编号 VC00023 |
| 过滤移液器吸头,12.5 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-193 | |
| 基质过滤移液器吸头,30 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-196 | |
| Matrix TallTip 加长型移液器吸头,1,250 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-160Matrix | |
| TallTip 加长型移液器吸头,250 ul | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | 14-387-152 | |
| MicroAmp 光学 384 孔反应板,带条形码 | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | 4309849 | |
| MicroAmp 光学 96 孔反应板 | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | N8010560 | |
| MicroAmp 光学胶膜 | 美国加利福尼亚州福斯特城) | 4311971 | 用于在 qRT-PCR 运行前密封板的胶膜 |
| Microsoft Excel 2010 电子表格 | Microsoft (美国华盛顿州雷德蒙德) | Office 2010 | Visual Basic 编程语言 |
| MixMate 涡旋混合器 | Eppendorf (Westbury, NY, USA) | 5353 000.014 | 二维板涡旋仪 |
| Molecular Beacon Probes | FBR (Silver Spring, MD, USA) | 定制订单 | |
| PCR 冷却器,用于 96 孔板和 PCR 管的无冰冷藏系统 | Eppendorf (Westbury, NY, USA) | Z606634-1EA | |
| 板式干燥器(歧管) | 机械和电气设计制造,NIH 研究服务办公室(美国马里兰州贝塞斯达) | 定制订购 | |
| 引物套装 | FBR(美国马里兰州银泉) | 定制订购 | |
| pUC57 质粒 DNA | 基因脚本(美国新泽西州皮斯卡塔韦) | SD1176 | |
| 无 rnase 的 1.5 ml 微量离心管Life | Technologies(美国纽约州格兰德岛) | AM12400 | |
| 无 RNase 的 DNase套装 (50) | Qiagen (美国加利福尼亚州瓦伦西亚) | 79254 | |
| RNase H | New England Biolabs (Ipswitch, MA, USA) | M0297L | |
| RNeasy Mini Kit (250) | Qiagen (美国加利福尼亚州瓦伦西亚) | 74106 | |
| 机器人吸头 (透明吸头预灭菌移液器吸头) | Hudson Robotics (美国新泽西州斯普林菲尔德) | 800350-S | |
| Salmon Sperm DNA Solution | Invitrogen (美国加利福尼亚州卡尔斯巴德) | 15632-011 | |
| SoftLinx Version V | Hudson Robotics (美国新泽西州斯普林菲尔德市) | 用于移液步骤编程 | 定制订购 |
| TaqMan Fast 通用 PCR 预混液 (2x),无 AmpErase UNG | Life Technologies(美国纽约州格兰德岛) | 4352042 | |
| ABgene 粘接板密封件 | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | AB0580 | |
| 泛素 C (UBC) | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | Hs01871556_s1 | 人 HKG 引物/探针组 |
| Verso cDNA 合成试剂盒 | Thermo-Fisher Scientific(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆) | AB1453B | |
| ViiA 7 实时 PCR 系统 | Applied Biosystems(美国加利福尼亚州福斯特城) | 4453536 | |
| Water-Ultra Pure Quality | Biological, INC. (美国马里兰州盖瑟斯堡) | 351-029-101 | |
| Zipvap 384 (板式干燥器加热元件) | Glas-Col LLC (美国印第安纳州特雷霍特) | 384-109A | 板式干燥机 |
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