Aquí, describimos un protocolo sencillo que permite la evaluación in vitro de la abundancia de microARN marcados con fluorescencia para estudiar la dinámica del empaquetamiento y exportación de microARN a vesículas extracelulares (EV).
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Aquí, describimos un protocolo sencillo que permite la evaluación in vitro de la abundancia de microARN marcados con fluorescencia para estudiar la dinámica del empaquetamiento y exportación de microARN a vesículas extracelulares (EV).
Las vesículas extracelulares (VE) son mediadores importantes de la comunicación celular que son secretadas por una variedad de células diferentes. Estos VE transportan moléculas bioactivas, incluidas proteínas, lípidos y ácidos nucleicos (ADN, ARNm, microARN y otros ARN no codificantes), de una célula a otra, lo que tiene consecuencias fenotípicas en las células receptoras. De todas las diversas cargas de VE, los microARN (miARN) han atraído una gran atención por su papel en la configuración del microambiente y en la educación de las células receptoras debido a su clara desregulación y abundancia en los VE. Los datos adicionales indican que muchos miARN se cargan activamente en los VE. A pesar de esta clara evidencia, la investigación sobre la dinámica de la exportación y los mecanismos de clasificación de miARN es limitada. Aquí, proporcionamos un protocolo que utiliza el análisis de citometría de flujo de EV-miRNA que se puede utilizar para comprender la dinámica de la carga de EV-miRNA e identificar la maquinaria involucrada en la exportación de miRNA. En este protocolo, los miARN predeterminados para enriquecerse en VE y agotarse de las células del donante se conjugan con un fluoróforo y se transfectan en las células del donante. A continuación, se verifica la carga de los miARN marcados con fluorescencia en los VE y el agotamiento de las células mediante qRT-PCR. Como control de transfección y como herramienta para controlar la población transfectada de células, se incluye un ARN celular marcado con fluorescencia (retenido por células y agotado por EV). Las células transfectadas tanto con el miARN EV como con el miARN retenido por células se evalúan en busca de señales fluorescentes en el transcurso de 72 h. La intensidad de la señal de fluorescencia específica para los miARN EV disminuye rápidamente en comparación con el miARN retenido en la célula. Utilizando este sencillo protocolo, ahora se podría evaluar la dinámica de la carga de miARN e identificar varios factores responsables de la carga de miARN en los VE.
Los microARN (miARN) son uno de los subconjuntos mejor caracterizados de pequeños ARN no codificantes, que son conocidos por su papel fundamental en la regulación génica postranscripcional. La expresión y la biogénesis de la mayoría de los miRNAs siguen una serie coordinada de eventos que comienza con la transcripción de los miRNAs primarios (pri-miRNAs) en el núcleo. Después del procesamiento nuclear por el complejo del microprocesador en miARN precursores (pre-miARN), los pre-miARN se exportan al citoplasma, donde se someten a un procesamiento adicional por la endonucleasa ARNasa III, en dúplex de miARN maduros de 21-23 nucleótidos1. Una de las hebras del miARN maduro procesado se une a los ARN mensajeros (ARNm) diana, lo que conduce a la degradación o represión traduccional de las dianas2. Sobre la base del papel pleiotrópico de los miARN en la regulación simultánea de múltiples ARNm diana diversos, no es sorprendente que la expresión de miARN esté estrictamente regulada3. De hecho, la expresión inapropiada contribuye a varios estados de enfermedad, especialmente en el cáncer. La expresión aberrante de miRNAs no solo representa una firma específica de la enfermedad, sino que también ha surgido como una diana para el potencial pronóstico y terapéutico 4,5,6. Además de sus funciones intracelulares, los miARN también tienen funciones no autónomas. Por ejemplo, las células donantes pueden empaquetar selectivamente los miARN en VE y exportarlos a los sitios receptores, donde provocan diversas respuestas fenotípicas en la fisiología normal y de la enfermedad 7,8,9.
A pesar de la clara evidencia de que los miRNAs asociados a EV son biomoléculas funcionales, no se comprende completamente cómo subconjuntos específicos de miRNAs están desregulados en estados patológicos como el cáncer y cómo la maquinaria celular selecciona y clasifica los miRNAs enEvs 10,11. Dado el papel potencial de los miARN EV en la modulación del microambiente, es fundamental identificar los mecanismos implicados en la exportación de miARN seleccionados para dilucidar completamente el papel de los VE en la comunicación intercelular y la patogénesis de la enfermedad. Comprender el proceso de liberación de miARN en los VE no solo destacará los mediadores importantes de la exportación de miARN, sino que también puede proporcionar información sobre posibles terapias. Para alcanzar este nivel de conocimiento, es necesario adaptar las herramientas para abordar fielmente estas nuevas preguntas experimentales. De hecho, los estudios que evalúan los VE están creciendo exponencialmente debido a la introducción de nuevas técnicas y controles12,13. En relación con la evaluación de la abundancia de miRNAs exportados a VE, la secuenciación de nueva generación y la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa cuantitativa (qRT-PCR) han sido las herramientas estándar actuales. Si bien estas herramientas son útiles para evaluar la abundancia de miARN en los VE, existen limitaciones en cuanto a su sensibilidad y especificidad, y el uso de estos enfoques estáticos para evaluar la dinámica es insuficiente. Delinear la dinámica de la exportación de miARN a los VE requiere una combinación de herramientas especializadas. Aquí, presentamos un protocolo completo que utiliza miARN conjugados con fluorescencia, para analizar la dinámica de la liberación de miARN de las células donantes y la incorporación a los VE. También discutimos las ventajas y limitaciones del método y brindamos recomendaciones para un uso óptimo. El método versátil presentado en este artículo será útil para los investigadores interesados en estudiar la liberación de miARN en los VE y sus posibles funciones en la comunicación celular y la enfermedad.
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NOTA: Como requisito previo para utilizar esta técnica, se requiere la identificación y validación de los miARN exportados selectivamente. Dado que las diferentes líneas celulares varían en función de la carga de miARN clasificada en sus EV, se recomienda que la línea celular de interés y las VE asociadas se evalúen en busca de miARN antes de su uso. Además, la transfección basada en lipofectamina es uno de los pasos críticos del protocolo; Se recomienda predeterminar la eficiencia de la transfección antes de configurar el experimento.
1. Células en cultivo y transfección de células con EV-miRNA conjugado con fluoróforos
2. Recolección de células transfectadas en varios puntos de tiempo para el análisis de fluorescencia
3. Análisis de citometría de flujo de la señal célula-miRNA y EV-miRNA en células
4. Aislamiento de las VE de las células transfectadas
5. Análisis por citometría de flujo de la señal célula-miRNA y EV-miRNA en EV
6. Validación de la liberación de miRNAs en VE a través de qRT-PCR
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Aquí, utilizamos la citometría de flujo como una herramienta poderosa para investigar la liberación de miARN de las células en las VE. Utilizando este protocolo, el análisis de citometría de flujo de células transfectadas con miRNA celular y miARN EV reveló una disminución secuencial de la señal de fluorescencia correspondiente al miARN EV, mientras que la señal correspondiente al miARN celular se retuvo en las células. Para garantizar que la conjugación de fluoróforos no interfiera con la liberación de miARN en los EV, ...
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El protocolo recientemente establecido permite capturar la cinética de liberación de miARN en los VE después de la transfección de los MIARN de EV. El enfoque permite el análisis simultáneo de múltiples EV-miRNAs y miRNAs celulares, sujeto a las capacidades del citómetro. Además, aunque el análisis de citometría de flujo puede proporcionar información valiosa sobre la biología de los miARN de los VE, no está exento de limitaciones. Sin embargo, algunas de las limitaciones pueden superarse cuando se utilizan junto con otr...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos el apoyo y los consejos de la Dra. Jill Hutchcroft, Directora del Centro Central de Citometría de Flujo de la Universidad de Purdue. Este trabajo fue apoyado por R01CA226259 y R01CA205420 a A.L.K., un Premio a la Innovación de la Asociación Americana del Pulmón (ANALA2023) IA-1059916 a A.L.K., una P30CA023168 de subvención del centro de recursos compartidos de Purdue y una beca de doctorado Fulbright otorgada por el Departamento de Estado, EE. UU. a H.H.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Tubos de microcentrífuga de 1,5 mL | Fisher | 05-408-129 | |
| Tubos Falcon de 15 mL | Placas de | ||
| de 6 pocillos | Fisher Scientific | FB012927 | |
| ApogeeMix 25 mL, (PS80/110/500 & Si180/240/300/590/880/1300 nm) | Apogee Flow Systems | 1527 | Para configurar la compuerta y los parámetros para la detección de partículas |
| Attune Nxt Citómetro de flujo | ThermoFisher Scientific | N/A | Para el análisis de fluorescencia en EVs |
| BD Fortessa Cell Analyzer | BD Biosciences | N/A | Para el análisis de fluorescencia en células |
| Incubadora de cultivos celulares | N/A | N/A | Manteniendo una temperatura de 37 ° C y 5% CO2 |
| medio de cultivo celular | N/A | N/A | específico para la línea celular de interés |
| Línea celular de interés | N/A | N/A | Cualquier línea celular probada y evaluada para EV y abundancia celular de miRNAs en interés. |
| MiRNA celular (miRIDIAN microRNA Mimic Red Transfection Control) | Descubrimiento del horizonte | CP-004500-01-05 | miRNAs predeterminados para ser retenidos por la línea celular de interés y no exportados selectivamente a EVs |
| EV-miRNAs (miRNAs conjugados con fluoróforos) | Tecnologías de ADN integradas (IDT) | miRNAs predeterminados para ser clasificados selectivamente en EVs | |
| Microscopio de fluorescencia | N/A | N/A | |
| Gibco Opti-MEM Medio de suero reducido | Fisher Scientific | 31-985-070 | |
| Hemocitómetro Hausser Scientific | Fisher | 02-671-54 | |
| Hyclone 1x PBS (para cultivo celular) | Fisher | SH30256FS | |
| Lipofectamine RNAimax | Fisher Scientific | 13-778-150 | |
| miRCURY LNA Transcriptasa inversa | Qiagen | 339340 | |
| miRCURY LNA SYBR Green PCR | Qiagen | ||
| mirVana Aislamiento de ARN | Qiagen | AM1561 | |
| Agua libre de nucleasa | Fisher Scientific | 4387936 | |
| Paraformaldehído, 4% en PBS | Fisher AAJ61899AK | ||
| Depósito de reactivos no estéril | VWR | 89094-684 | |
| Thermo ABI QuantiStudio DX PCR en tiempo real | ThermoFisher Scientific | N/A | |
| Tripsina 0.25% | Fisher | ||
| Ultracentrífuga | N/A | N/A |
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