Name: Profil dexpression génique de microbes infectant utilisant une plateforme numérique de codage de bar (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Découvrez le profil d'expression génique de C. albicans pendant l'infection à l'aide d'une plateforme de codage de bar numérique. Cette méthode sensible et reproductible quantifie l'ARN pathogène in vivo à partir de petits échantillons tissulaires.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ce travail a été financé en partie par des subventions des NIH R21 DE023311 (APM), R56 AI111836 (APM &amp; SGF), R01 AI054928 (SGF), et R01 DE017088 (SGF).

Toutes les procédures animales ont été approuvés par le Comité de protection des animaux et l&#39;utilisation institutionnelle au Angeles Biomedical Research Institute de Los (protocole 011000) et effectués selon les National Institutes of Health (NIH) des lignes directrices pour le traitement éthique des animaux. Les souris ont été mis en cage dans un établissement accrédité par AAALAC situé sur le campus de Port-UCLA Institut de recherche et d&#39;éducation. Un vétérinaire à temps plein qui se spécialise dans la médecine des animaux de laboratoire a supervisé leurs soins. Confiner et l&#39;élevage ont été fournis selon les lignes directrices dans la publication «Guide pour le soin et l&#39;utilisation des animaux de laboratoire&quot; US Public Health Service. Tout a été fait pour traiter les souris humainement. La survie et la santé de la souris a été suivie trois fois par jour. Évidemment souris malades, léthargique ont été séparés du groupe et euthanasiés pour minimiser les souffrances. Les souris ont été tués par une overdose de pentobarbital (210 mg / kg), comme recommandé par le Groupe d&#39;étude sur EuthanasIA de l&#39;American Veterinary Medical Association. 1. Préparation des tissus, réactifs et des instruments <ol><li> Utilisez mâles souris Balb / c pesant 20-22 g pour toutes les études. Inoculer trois souris par groupe expérimental par voie intraveineuse avec 1 x 10 6 levure phase C. cellules albicans. Sacrifier des animaux et les reins récolte à des moments spécifiques post-infection. Placez chaque rein dans un tube à bouchon à vis, snap gel dans de l&#39;azote liquide, et les conserver à -80 ° C pour l&#39;extraction de l&#39;ARN tard 6. Remarque: Les expériences animales ont été réalisées comme décrit en détail dans Xu et al 6.. </li><li> Préparer les réactifs et les instruments suivants avant de retirer les reins du congélateur à -80 ° C: <ol><li> Ouvrez un kit d&#39;extraction totale de l&#39;ARN. Ajouter du 2-mercaptoéthanol (1% v / v) de tampon RLT et bien mélanger (2 ml préparer pour chaque échantillon). </li><li> Préparer phénol: chloroforme: alcool isoamylique 25: 24: 1 (600 ul besoin pour chaque échantillon). </li><li> Identifier les tubes de type M homogénéisation (M-tube) et froid sur la glace. </li><li> Étiquette 2 ml vis des tubes à bouchon, et ajouter environ 300 billes de zircone ul à chaque tube. </li><li> Vérifier les instruments sont disponibles: dissociateur de tissu, BeadBeater, centrifugeuse de avec des adaptateurs pour tubes de 50 ml et plaques à 96 puits, photomètre. </li></ol></li></ol> 2. Extraction de l&#39;ARN à partir de tissus infectés <ol><li> Retirer les tubes contenant les reins de -80 ° C congélateur et mis sur la glace. Ajouter 1,2 ml de tampon RLT avec 2-mercaptoéthanol à chaque rein. Décanter rein avec un tampon dans les tubes d&#39;homogénéisation de type M. </li><li> Homogénéiser le rein en utilisant une dissociateur de tissu sur la pré-chargée paramètre RNA_02.01. </li><li> Centrifuger à 1000 g pendant 1 min dans une centrifugeuse de paillasse à température ambiante. </li><li> Transférer 600 ul homogénat au tube de bouchon à vis contenant des billes de zircone. Enregistrez le homogénat restant sur la glace. </li><li> Ajouter 600 pi de phénol: chloroforme: alcool isoamylique 25: 24: 1 àles tubes de l&#39;étape précédente. </li><li> Fermez les couvercles hermétiquement et vortex sur BeadBeater pendant 3 min dans un 4 ° C chambre froide. </li><li> Centrifuger les tubes à 15 000 xg pendant 5 min à 4 ° C une chambre froide. </li><li> Soigneusement transférer la phase aqueuse dans un nouveau tube de microcentrifugation de 1,5 ml, bien mélanger avec un volume égal d&#39;éthanol à 70%, puis les charger sur la colonne de spin (de charge deux fois). </li><li> Laver la colonne de centrifugation une fois avec 700 ul de tampon RW, suivie par deux fois avec 500 ul de tampon RPE de. Centrifugeuse un minute supplémentaire dans un tube de collecte sec pour enlever le liquide restant dans la colonne de spin. Effectuez toutes les étapes de centrifugation à 8000 x g. </li><li> Eluer avec 50 ul d&#39;ARN H 2 O. Mesurer la concentration de l&#39;ARN à une DO de 260 au moyen d&#39;un spectrophotomètre. </li></ol> 3. profilage d&#39;expression génique utilisant numérique de codage de bar <ol><li> Codeset dégel du rapporteur (tube à bouchon vert) et la capture jeu de codes (tube gris bouchon) sur de la glace. </li><li> Ajouter du tampon d&#39;hybridation 130 ul de la rePorter codeset, renverser pour mélanger et centrifuger. </li><li> Ajouter 20 pi de mélange pour chacun des 12 tubes de réaction. </li><li> Ajouter 10 ug d&#39;ARN de tissu total (en un volume de 5 ul) dans chaque tube. Mélanger à la pipette. </li><li> Ajouter 5 ul capture codeset à chaque tube. Mélanger en retournant le tube suivi d&#39;une vrille rapide vers le bas. </li><li> Incuber les réactions à 65 ° C dans un cycleur thermique à couvercle chauffé O / N (~ 18 h). </li><li> Retirez une cartouche d&#39;échantillon de -20 ° C et laisser réchauffer à température ambiante. </li><li> Retirer les deux plaques réactifs de 4 ° C et centrifuger à 670 g pendant 2 min dans une centrifugeuse de table. </li><li> Mettre en place la station de préparation suivant étape par étape les instructions sur l&#39;écran, sélectionnez l&#39;option haute sensibilité. </li><li> Retirez les réactions du cycleur thermique et charger immédiatement sur la station de préparation. Sélectionnez pour exécuter le programme de haute sensibilité (3 h). </li><li> Lorsque le programme de la station de préparation est terminée, retirez la cartouche et sceller les voies avec un ruban adhésif transparent. Apnappe d&#39;huile minérale au fond de la cartouche (pour la génération d&#39;un nCounter que, plus tard, les générations ne nécessitent pas cette étape), puis charger la cartouche sur l&#39;analyseur numérique. </li><li> Configurer l&#39;analyseur numérique suivant étape par étape les instructions sur l&#39;écran, sélectionnez l&#39;option balayage à haute résolution. </li><li> Sélectionnez l&#39;option (600 champs) haute résolution, exécutez le programme de numérisation (~ 4,5 h). </li><li> Lorsque le programme de numérisation est terminée, téléchargez les résultats (ou choisir de recevoir les résultats par e-mail), et importer des données brutes dans le logiciel du fabricant. Le logiciel vérifie automatiquement la qualité des données et de soulever les drapeaux si la qualité des données se situe hors de la plage normale. Effectuer ajustement technique en utilisant la fonction intégrée (en option, suivez les instructions dans le logiciel), puis exporter les données dans un fichier Excel. </li><li> Normaliser les données en utilisant l&#39;une des méthodes suivantes: comptes totaux de tous les gènes dans le jeu de codes; une ou quelques gènes de contrôle interne; Moyenne géométriquegènes fortement exprimés de (voir la discussion). </li><li> Calculer les valeurs moyennes d&#39;expression pour chaque gène (si l&#39;expérience a été effectuée en triple ou répétitions), puis calculer le rapport des niveaux d&#39;expression entre les différents groupes expérimentaux. </li><li> (optionnel) analyser et visualiser les résultats de profilage par les fonctions intégrées dans le logiciel nSolver ou un programme de regroupement tels que MultiExperiment Viewer 10. </li></ol>

<ol><li>Cairns, T., Minuzzi, F., Bignell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+host-infecting+fungal+transcriptome%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol+Lett%22%5BJournal%5D)">The host-infecting fungal transcriptome.</a> FEMS Microbiol Lett. 307 (1), 1-11 (2010).</li>
<li>Westermann, A. J., Gorski, S. A., Vogel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+RNA-seq+of+pathogen+and+host%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Dual RNA-seq of pathogen and host.</a> Nat Rev Microbiol. 10 (9), 618-630 (2012).</li>
<li>Creecy, J. P., Conway, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+bacterial+transcriptomics+with+RNA-seq%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Quantitative bacterial transcriptomics with RNA-seq.</a> Curr Opin Microbiol. 23C, 133-140 (2015).</li>
<li>Geiss, G. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+multiplexed+measurement+of+gene+expression+with+color-coded+probe+pairs%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Direct multiplexed measurement of gene expression with color-coded probe pairs.</a> Nat Biotechnol. 26 (3), 317-325 (2008).</li>
<li>Malkov, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+measurements+of+gene+signatures+in+different+analytes+using+the+Nanostring+nCounter+Assay+System%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Res+Notes%22%5BJournal%5D)">Multiplexed measurements of gene signatures in different analytes using the Nanostring nCounter Assay System.</a> BMC Res Notes. 2, 80(2009).</li>
<li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+and+Alliance+of+Regulatory+Pathways+in+C.+albicans+during+Mammalian+Infection%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biology%22%5BJournal%5D)">Activation and Alliance of Regulatory Pathways in C. albicans during Mammalian Infection.</a> PLoS Biology. 13, e1002076(2015).</li>
<li>O'Meara, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Cryptococcus+neoformans+Rim101+Transcription+Factor+Directly+Regulates+Genes+Required+for+Adaptation+to+the+Host%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The Cryptococcus neoformans Rim101 Transcription Factor Directly Regulates Genes Required for Adaptation to the Host.</a> Mol Cell Biol. 34 (4), 673-684 (2014).</li>
<li>Cheng, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Profiling+of+Candida+albicans+Gene+Expression+During+Intra-Abdominal+Candidiasis+Identifies+Biologic+Processes+Involved+in+Pathogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Infect+Dis%22%5BJournal%5D)">Profiling of Candida albicans Gene Expression During Intra-Abdominal Candidiasis Identifies Biologic Processes Involved in Pathogenesis.</a> J Infect Dis. 208 (9), 1529-1537 (2013).</li>
<li>Fanning, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Divergent+Targets+of+Candida+albicans+Biofilm+Regulator+Bcr1+in+Vitro+and+In+Vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Eukaryot+Cell%22%5BJournal%5D)">Divergent Targets of Candida albicans Biofilm Regulator Bcr1 in Vitro and In Vivo.</a> Eukaryot Cell. 11 (7), 896-904 (2012).</li>
<li>Saeed, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TM4%3A+a+free%2C+open-source+system+for+microarray+data+management+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">TM4: a free, open-source system for microarray data management and analysis.</a> Biotechniques. 34 (2), 374-378 (2003).</li>
</ol>

Ce protocole est développé dans le laboratoire du Dr Aaron P. Mitchell à l’Université Carnegie Mellon. La publication de ce manuscrit est parrainée par NanoString Technologies.

Ce protocole est développé pour optimiser profilage transcriptionnel d&#39;infecter les microbes en utilisant une plate-forme nanoString nCounter. L&#39;ensemble de la procédure, de la collection de tissus à des données d&#39;expression, exige moins de 48 heures. Les mains sur le temps est environ 4 h pour 12 échantillons. Une variable clé dans ce protocole est la quantité de RLT tampon ajoutée au tissu à la toute première étape. Trop de tampon va diluer l&#39;homogénat et conduire à abaisser la concentration d&#39;ARN, tandis que trop peu de tampon peut conduire à la formation de gels visqueux après l&#39;étape d&#39;extraction au phénol chloroforme et de ne pas laisser de phase aqueuse pour la récupération de l&#39;ARN. Les volumes déterminés empiriquement optimales de tampon RLT pour des tissus de souris (en supposant tailles typiques) sont les suivants: rein (1,2 ml), de la langue (1,0 ml) et du poumon (2,0 ml). Pour les agents pathogènes microbiens, en particulier ces cultivées en forme filamenteuse, l&#39;étape de perles battant contribue à briser le mur de la cellule ouverte épais pour libérer entièrement contenu cellulaire. Dans l&#39;étape d&#39;élution, en vue d&#39;accroître l&#39;ARN finaleconcentration, le premier éluat ronde peut être ajouté à la colonne, et élue une deuxième fois. Environ 100 pg d&#39;ARN total de tissu peut être récupéré d&#39;une colonne de spin RNeasy (~ 2 pg / pl x 50 pi). Si plus grande quantité de l&#39;ARN est nécessaire, une seconde préparation peut être faite à partir de l&#39;homogénat de tissu restant. Ne jetez pas de l&#39;homogénat restant jusqu&#39;à la concentration d&#39;ARN a été mesurée, juste au cas où. Selon le modèle d&#39;infection, la taille de l&#39;inoculum et la souche pathogène, le pourcentage de l&#39;ARN de l&#39;agent pathogène dans l&#39;ARN tissulaire totale varie de 0% -2%, et typiquement relève de la gamme de 0,05% -0,5%. Par exemple, 10 ug d&#39;ARN total de tissus de C. albicans infecté rein pourrait générer des chiffres bruts égal à celui de 10 ng de pur C. albicans à partir de l&#39;ARN in vitro d&#39;une culture (10 ng / 10 ug = 0,1%). Parce que le pourcentage de l&#39;ARN de l&#39;agent pathogène dans l&#39;ARN du tissu total varie dans une large gamme, il est difficile de connaître la quantité de pathogen ARN dans une quantité donnée de l&#39;ARN total. Pour éviter de perdre le jeu de codes (pour 250 gènes x 192 réactions, le coût par réaction est d&#39;environ 200 $) sur des échantillons d&#39;ARN de l&#39;agent pathogène en dessous du niveau de détection, une étape de contrôle de la qualité de l&#39;ARN peut être effectuée pour déterminer le niveau de l&#39;ARN de l&#39;agent pathogène à l&#39;intérieur de chaque échantillon. Cela peut être fait soit par Q-RT-PCR ou un petit jeu de codes contenant quelques gènes de ménage. La normalisation en utilisant des gènes pathogènes est une étape critique avant les profils d&#39;expression peuvent être comparées entre différents échantillons. Il existe trois méthodes couramment utilisées pour la normalisation. 1. Utiliser des chiffres totaux de tous les gènes dans le jeu de codes. 2. Utilisez un ou quelques gènes «ménagers». 3. Utilisation de la moyenne géométrique (N ième racine du produit des nombres N) de gènes fortement exprimés. Pour un grand jeu de codes (&gt; 100 gènes) contenant des sondes choisies au hasard, en utilisant le compte total pour la normalisation peut être un bon choix, parce que les nombres totaux d&#39;un grand nombre de gènes indépendants peuvent foirefléter pleinement le montant de l&#39;entrée de l&#39;ARN. Pour un petit jeu de codes (&lt;100 gènes) contenant des sondes ont porté sur un processus spécifique (tels que la croissance des hyphes, étant donné que les gènes de croissance des hyphes ont tendance à être co-réglementé), choisissant l&#39;un ou quelques gènes de ménage que le contrôle de la normalisation est essentielle. TDH3, un gène métabolique vigoureusement exprimé, a bien servi en tant que témoin pour de nombreuses expériences. La troisième méthode est un hybride de la méthode 1 et 2, avec un accent pour sa contribution égale de gènes fortement exprimés. Bien que la plate-forme nCounter est pas l&#39;échelle du génome, il permet de quantifier le niveau d&#39;expression jusqu&#39;à 800 gènes dans un seul essai. Par conséquent, le choix des gènes les plus informatives à analyser est essentiel pour le succès du profilage. Deux approches pour sélectionner pour les sondes ont été utilisées. La première approche est &quot;fondée sur la connaissance&quot;. Informations expression données publiées et fonctionnelle est compilé à l&#39;écran pour les gènes qui sont d&#39;un intérêt potentiel pour le courantétudier, tels que les gènes de la réponse de l&#39;environnement 6-9. Cette approche permet de comparer facilement les données de profilage in vivo à de nombreux jeux de données existants, donc fournir un contexte pour l&#39;interprétation des données. La seconde approche est &quot;exploration basée&quot;. Une catégorie de gènes dans un génome de microbes, tels que les gènes spécifiant des facteurs de transcription, des kinases ou des protéines de la paroi cellulaire sont choisis pour les sondes. Cette approche permet l&#39;identification de nouveaux facteurs de virulence et la découverte de nouvelles relations de régulation basés sur le profilage des données in vivo 6.

La dynamique d&#39;expression génique est l&#39;information essentielle sur la façon dont une cellule réagit aux changements environnementaux. Dans le cas d&#39;un microbe infectant, les données d&#39;expression génique pourraient fournir des indications sur la façon cliniquement pertinentes d&#39;un agent pathogène adapte à l&#39;environnement de l&#39;infection et provoque des dommages à l&#39;hôte. Dans les deux dernières décennies, les études d&#39;expression du gène à la fois in vitro et in vivo ont généré grande quantité de données et jeté une base pour la compréhension de biologie de l&#39;infection 1-3. Cependant, les technologies de profilage actuelles, y compris microarray et RNAseq, ne sont pas optimales pour le profilage de l&#39;expression génique des agents pathogènes pendant l&#39;infection. Hôte ARN constitue une portion écrasante (généralement&gt; 99%) de l&#39;ARN total isolé à partir des échantillons de tissus infectés. L&#39;ARN hôte contribue à fond élevé sur les microréseaux, et domine séquence lit à partir RNAseq. L&#39;isolement cellulaire des pathogènes à partir de tissus infectés, en théorie, peut contribuer à enrichir de l&#39;ARN de l&#39;agent pathogène, mais il pose plusproblèmes al: il nécessite de grandes quantités de tissus infectés; la procédure peut être fastidieux; et surtout, il est difficile de conserver l&#39;état ou l&#39;intégrité de l&#39;ARN natif pendant le long processus. Afin de générer des données plus complètes et précises sur l&#39;expression des gènes des pathogènes durant infections réelles, nous avons décidé de développer un protocole qui permet une quantification fiable et rentable d&#39;espèces d&#39;ARN minoritaire dans une population d&#39;ARN mixte. NanoString nCounter est une plate-forme élaborée récemment, qui rend la mesure multiplexée directe de l&#39;expression des gènes en utilisant des paires de sondes de codes-barres numériques 4, 5. Cette plate-forme a un niveau comparable à celui de QRT-PCR sensibilité, mais ne nécessite pas d&#39;amplification enzymatique. La technologie est pas l&#39;échelle du génome, il permet de détecter jusqu&#39;à 800 gènes différents dans chaque essai. Par conséquent, il est essentiel de sélectionner les gènes informatifs en tant que sondes pour le profilage. Ici, nous utilisons l&#39;expression du gène de profilage étude d&#39;un ronflement importantun agent pathogène, Candida albicans, lors d&#39;une infection invasive à titre d&#39;exemple, pour démontrer: 1) les détails techniques des procédures expérimentales (protocole), 2) La sensibilité, la reproductibilité et la gamme dynamique de cette méthode (résultats représentatifs), et 3) Important considérations pour la conception et la réalisation d&#39;expériences basées sur ce protocole (de discussion). Ce protocole peut être facilement adapté pour divers agents pathogènes et a été appliquée avec succès dans un certain nombre de modèles d&#39;infection 6-9.

<table><tbody><tr><td>gentleMACS Dissociator</td><td>Miltenyl Biotec</td><td>130-093-235</td><td></td></tr><tr><td>gentelMACS M tube</td><td>Miltenyl Biotec</td><td>130-093-236</td><td></td></tr><tr><td>RNeasy Mini Kit</td><td>QIAGEN</td><td>74104</td><td></td></tr><tr><td>2-mercaptoéthanol</td><td>Sigma</td><td>M-3148</td><td></td></tr><tr><td>Phénol :CHCl3 :IAA</td><td>Sigma</td><td>P-2069</td><td></td></tr><tr><td>Billes de zircone</td><td>Biospec Products</td><td>11079110zx</td><td></td></tr><tr><td>Mini-Beadbeater-16</td><td>Biospec Products</td><td>607</td><td></td></tr><tr><td>nCounter Système d’analyse</td><td>nanoString Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>nCounter Gene Expression Codesets</td><td>nanoString Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>nSolver Outil d’analyse</td><td>nanoString Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

profil d&#39;expression génique de microbes infectant utilisant une plateforme numérique de codage de bar

Gene Expression Profiling of Infecting Microbes Using a Digital Bar-coding Platform

Pour la plupart des agents pathogènes de mammifères, profils d&#39;expression génique études ont été limitées par des difficultés techniques de quantifier avec précision transcrits du gène pathogène à partir de tissus infectés. ARN pathogène constitue une infime partie de l&#39;ARN total isolé à partir d&#39;échantillons de tissus infectés. Les deux microréseaux et technologies RNAseq ont des difficultés à générer lit fiable pour les gènes pathogènes faiblement exprimés. Souches pathogènes mutants avec réduite dans la prolifération in vivo posent un défi encore plus grand. Nous décrivons ici une vivo l&#39;expression du gène de protocole en ce que le profilage est très rapide, très sensible et hautement reproductible. Nous avons développé ce protocole au cours de notre enquête sur les champignons Candida albicans pathogène dans un modèle murin de candidose disséminée hématogène. En utilisant ce protocole, nous avons documenté les temps de régulée dynamiquement C. l&#39;expression du gène albicans lors d&#39;une infection rénale, et caractéristiques inattendues de découvertesRéponses d&#39;expression de gène antifongique à un traitement médicamenteux in vivo.

Un défi majeur pour l&#39;expression du gène pathogène profilage in vivo est d&#39;obtenir suffisamment lit à partir de l&#39;ARN de l&#39;agent pathogène. Compte tenu du faible pourcentage de transcrits d&#39;ARN total en agents pathogènes, une grande quantité d&#39;ARN total (&gt; 10 pg) doit être utilisé pour chaque réaction. La plate-forme dispose d&#39;un avantage unique dans cette perspective: il utilise à la fois une sonde de capture et une sonde de rapport pour augmenter la spécificité, de sorte que la quantité écrasante de l&#39;ARN d&#39;accueil ne provoque pas un niveau significatif de bruit. Comme le montre la Figure 1 (adapté de Réf. 6), fond chiffres bruts à partir d&#39;un échantillon de tissu non infecté (points rouges) étaient toutes inférieures à 10, tandis que les chiffres bruts provenant de deux échantillons de tissus infectés (points bleus) étaient tous au-dessus de 10. Les données d&#39;expression générées en utilisant ce protocole sont hautement reproductible. Comme le montre la figure 1 (adapté de Réf. 6), chiffres bruts de deux répétitions biologiques (points bleus, des échantillons post-infection des reins 48 h) avait très good corrélation, avec une valeur de R-carré est égal à 0,945. La plate-forme fournit également une dynamique suffisante pour englober les niveaux d&#39;expression biologiques naturels (Figure 1, chiffres bruts se situaient entre 10 et 10 1 6). L&#39;utilisation d&#39;un ensemble de sondes précisant 248 gènes de la réponse de l&#39;environnement, nous avons été en mesure de discerner deux phases de l&#39;expression du gène de l&#39;agent pathogène (Figure 2, adapté de Réf. 6): une réponse de l&#39;expression du gène précoce comprend des gènes avec des niveaux significativement différents entre l&#39;inoculum et 12 h ARN échantillons post-infection (P &lt;0,05 et&gt; 2 fois le changement dans l&#39;expression), et une réponse de l&#39;expression du gène retard comprend des gènes avec des niveaux d&#39;ARN qui sont significativement différents entre le point de temps de 12 heures à des échantillons post-infection 48 h (P &lt;0,05 et&gt; 2 fois changement dans l&#39;expression). Ces résultats indiquent que C. l&#39;expression du gène albicans est dynamiquement régulée au cours Infectio invasiven d&#39;un hôte mammifère. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/53460/53460fig1.jpg" /> Figure 1. Raw compte à partir de tissus rénaux infectés et non infectés (adapté de Réf. 6). Probe est compté pour deux infectée (48 heures post-infection, points de données bleus) et un (points de données rouges) non infectées échantillons rénaux sont présentés comme une dispersion parcelle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53460/53460fig1large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/53460/53460fig2.jpg" /> Figure 2. Expression de C. albicans gènes sensibles de l&#39;environnement lors de l&#39;infection invasive (adapté de Réf. 6). Les changements dans les niveaux d&#39;expression lors de l&#39;invasion de rein de souris pour 248 C. albicans gènes sont présentés dans une chaleur mFormat ap. Les valeurs moyennes de trois exemplaires biologiques sont montrés pour régulation à la hausse (jaune) et la régulation (bleu) de gènes à 12, 24, et 48 h post-infection par rapport à la concentration moyenne inoculum (0 h). La saturation des couleurs représente la mesure de la variation de l&#39;expression, avec la pleine saturation à 10 fois haut ou bas-régulation. Des portions de la carte de chaleur sont développés pour illustrer représentant début jusqu&#39;à réglementés gènes (en haut), les gènes tardifs (au milieu), et les gènes début régulé à la baisse (en bas). Dans ces parties, les échantillons individuels sont présentés séparément pour illustrer la reproductibilité. Nous définissons les changements d&#39;expression dès différences significatives entre l&#39;inoculum et 12 échantillons de RH. Nous définissons les changements d&#39;expression tardives comme des différences significatives entre les échantillons 12 et 48 h. Importance réfère aux changements de&gt; 2 fois et une valeur de p &lt;0,05. Les données pour chaque échantillon ont été normalisées à des niveaux de TDH3 du gène d&#39;ARN de commande avant les valeurs moyennes ont été calculées. Nos critères d&#39;affectation permettent une certaine dynamicagènes régulés lly de tomber dans les deux classes d&#39;expression précoces et tardives. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53460/53460fig2large.jpg" target="_blank">S&#39;il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a>

Nous avons développé un protocole rapide, sensible et reproductible pour le profilage de l’expression génique des agents pathogènes au cours d’une infection.

Profil d&#39;expression génique de microbes infectant utilisant une plateforme numérique de codage de bar

For most mammalian pathogens, gene expression profiling studies have been limited by technical difficulties to accurately quantify pathogen gene ...

L'objectif général de cette expérience est de mesurer précisément l'expression des gènes pathogènes in vivo afin de comprendre comment un agent pathogène s'adapte à l'environnement infectieux et provoque des dommages à son hôte. Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine des maladies infectieuses pour explorer la dynamique d'expression des gènes pathogènes durant une infection réelle, sur divers types de tissus et à plusieurs points temporels. Le principal avantage de cette méthode est sa grande sensibilité et sa reproductibilité extrême.Cette méthode rend possible la quantification de l'expression génique des agents pathogènes à partir d'une quantité minime de tissus provenant d'une infection réelle. Pour commencer la préparation des réactifs, ajoutez du 2-mercaptoéthanol au tampon RLT et mélangez soigneusement. Préparez un mélange 25:24:1 de solution de phénol-chloroforme-alcool isoamylique.Étiqueter des tubes de type M pour l'homogénéisation et les refroidir sur de la glace. Étiqueter des tubes filetés de deux millilitres et ajouter environ 300 microlitres de billes de zircone dans chaque tube. Avoir les instruments suivants prêts à l'emploi : un dissociateur de tissus, un broyeur à billes, une centrifugeuse de table équipée d'adaptateurs pour tubes de 50 millilitres et plaques de 96 puits, ainsi qu'un photomètre.Retirer les reins préalablement congelés, isolés de souris infectées par C.albicans, d'un congélateur à -80 °C et les placer sur de la glace. Ajouter 1,2 millilitre de tampon RLT à chaque rein. Ensuite, verser délicatement chaque rein avec le tampon dans un tube d'homogénéisation de type M.La quantité de tampon RLT utilisée est déterminée empiriquement. Un excès de tampon RLT diluera la concentration de l'échantillon, tandis qu'une quantité insuffisante rendra l'homogénat très visqueux et extrêmement difficile à manipuler. Ensuite, à l’aide d’un dissociateur tissulaire réglé sur le programme prédéfini RNA 2.01, homogénéisez les reins.Ensuite, centrifuger à 1000 x G pendant une minute. Transférer 600 microlitres de chaque homogénat dans un tube à vis contenant des billes de zircone et conserver le reste de l'homogénat sur de la glace. Ajouter 600 microlitres de phénol-chloroforme-alcool isoamylique à chaque tube, fermer hermétiquement les couvercles et vortexer sur l'agitateur à billes pendant trois minutes à quatre degrés Celsius.Centrifuger à 15 000 ×g pendant cinq minutes à quatre degrés Celsius. Transférer soigneusement la phase aqueuse dans un nouveau tube microcentrifuge de 1,5 millilitre, en ajoutant un volume égal d'éthanol à 70 %. Puis charger sur la colonne de centrifugation et centrifuger à 8 000 ×g. Laver chaque colonne de centrifugation une fois avec 700 microlitres de tampon RW, suivi de deux lavages avec 500 microlitres de tampon RPE.Transférez les colonnes dans des tubes de collecte secs et faites-les centrifuger une minute supplémentaire afin d'éliminer tout liquide résiduel. Enfin, utilisez 50 microlitres d'eau pour éluer l'ARN. Ensuite, utilisez un spectrophotomètre à une OD de 216 nanomètres pour mesurer la concentration en ARN.Pour réaliser un profilage de l'expression génique à l'aide d'un codage numérique par séquences barres, commencez par décongeler le jeu de codes rapporteurs et le jeu de codes de capture sur de la glace. Ajoutez 130 microlitres de tampon d'hybridation au jeu de codes rapporteurs. Inversez délicatement pour mélanger, puis effectuez une brève centrifugation.Ensuite, ajoutez 20 microlitres du mélange à chacun des 12 tubes de réaction. Puis ajoutez 10 microgrammes d'ARN total tissulaire à chaque tube et mélangez à l’aide d’une pipette. Selon le modèle d’infection, la taille de l’inoculum et la souche du pathogène utilisée, le pourcentage d’ARN du pathogène par rapport à l’ARN total varie de 0 à 2 %. Par conséquent, la quantité totale d’ARN à ajouter pour chaque échantillon doit être optimisée empiriquement.Ajoutez maintenant cinq microlitres de jeu de codes de capture à chaque tube. Mélangez en retournant les tubes et centrifugez brièvement. Incubez ensuite les réactions dans un thermocycleur à 65 degrés Celsius avec un couvercle chauffant pendant environ 18 heures.Retirer une cartouche d'échantillon à 20 degrés celsius et la laisser atteindre la température ambiante. Retirer deux plaques de réactifs à quatre degrés celsius et les centrifuger dans une centrifugeuse de table à 670 x g pendant deux minutes. Ensuite, configurer la station de préparation en suivant les instructions étape par étape à l'écran, en sélectionnant l'option haute sensibilité.Ensuite, retirez les réactions du thermocycleur et chargez-les immédiatement sur la station de préparation. Après avoir exécuté le programme à haute sensibilité de trois heures, retirez la cartouche et utilisez un ruban adhésif transparent pour sceller les pistes. Appliquez de l'huile minérale sur le fond de la cartouche si nécessaire.Ensuite, chargez la cartouche dans l'analyseur numérique. Configurez l'analyseur numérique en suivant les instructions étape par étape affichées à l'écran, en sélectionnant l'option de numérisation haute résolution. Après avoir exécuté le programme de numérisation, téléchargez les résultats ou choisissez de les recevoir par courrier électronique, puis importez les données brutes dans le logiciel du fabricant.Analyser les données conformément au protocole décrit dans le texte. Le protocole présenté dans cette vidéo présente l'avantage unique d'utiliser à la fois une sonde de capture et une sonde rapporteur afin d'augmenter la spécificité et de réduire le bruit provenant de l'ARN de l'hôte. Comme illustré ici, les valeurs brutes du fond parasite provenant d'un échantillon de tissu non infecté étaient toutes inférieures à 10, tandis que les valeurs brutes provenant de deux échantillons de tissu infectés étaient toutes supérieures à 10.Les décomptes bruts de deux échantillons biologiques présentaient une très bonne corrélation, avec une valeur de R carré de 0,945. La plateforme offre également une gamme dynamique suffisante pour couvrir les niveaux d'expression biologique naturels. À l'aide d'un ensemble de sondes ciblant 248 gènes de réponse environnementale, deux phases d'expression génique du pathogène ont été déterminées.Une réponse précoce d'expression génique comprend des gènes dont les niveaux d'ARN sont significativement différents entre les échantillons d'inoculum et ceux prélevés 12 heures après l'infection. Une réponse d'expression génique tardive a également été identifiée, comprenant des gènes dont les niveaux d'ARN diffèrent significativement entre le point à 12 heures et celui à 48 heures après l'infection. Ces résultats indiquent que l'expression génique de C.albicans est régulée de manière dynamique pendant l'infection invasive d'un hôte mammalien.Cette méthode est simple et rapide. L'ensemble de la procédure, de la collecte des tissus à l'expression des données, nécessite moins de 48 heures. Le temps d'intervention est d'environ quatre heures pour 12 échantillons.Bien que cette méthode ait été mise au point pour capturer l'expression génique des agents pathogènes in vivo, elle peut également être utilisée pour analyser l'expression génique de l'hôte. Les chercheurs peuvent ainsi obtenir des informations utiles des deux côtés d'une infection simultanément.

gene-expression-profiling-infecting-microbes-using-digital-bar-coding

Research

Recherche

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie et infection

Nous avons développé complètes, impartiales échelle du génome écrans à comprendre gène-médicament et les interactions gènes-environnement. Méthodes de dépistage de ces collections de mutants sont présentées.

Écrans concurrentiel des bibliothèques génomiques de levure Barcoded

Nous décrivons une méthode multiplex pour la détection des microorganismes dans un échantillon à l'aide d'oligonucléotides couplés billes fluorescentes. Amplicon de tous les organismes au sein d'un échantillon est hybridé à un panel de sondes couplées perles. Un instrument Luminex ou Bio-Plex est utilisé pour interroger chaque perle pour le type de perle et le signal d'hybridation.

Détection multiplex de bactéries dans les échantillons complexes cliniques et environnementaux à l&#39;aide d&#39;oligonucléotides couplés microsphères fluorescentes

La caractérisation de la communauté microbienne est un objectif de longue date en microbiologie environnementale. Les méthodes de séquençage de nouvelle génération permettent désormais de caractériser les communautés microbiennes à une profondeur sans précédent avec un coût et une main-d’œuvre minimes. Nous détaillons ici notre approche pour séquencer les gènes de l’ARN ribosomique 16S bactérien à l’aide d’un séquenceur de paillasse.

La nouvelle génération de séquençage de l&#39;ARN ribosomal 16S gènes amplicons

Depuis la découverte du gène de la protéine fluorescente verte, les protéines fluorescentes ont eu un impact sur la biologie cellulaire moléculaire. Ce protocole décrit comment l’expression de protéines fluorescentes distinctes par génie génétique est utilisée pour coder des cellules individuelles. La procédure permet de suivre des populations distinctes dans un mélange de cellules, ce qui est idéal pour les applications multiplexées.

Code-barres génétique avec protéines fluorescentes pour des applications multiplexés

Ce manuscrit décrit l’utilisation de la technologie de pointe fournie par les puces à ADN. Les microréseaux fournissent une vue d’ensemble des changements transcriptomiques chez les bactéries subies dans une condition spécifique. De plus, nous soulignons la facilité avec laquelle de grandes quantités de données peuvent être analysées à l’aide de progiciels pratiques développés en interne.

Un pipeline rapide et fiable pour l&#39;étude de cas analyse bactérienne transcriptome: Serine dépendant régulation des gènes dans<em&gt; Streptococcus pneumoniae</em

Nous décrivons l’utilisation d’une plateforme d’expression génique multiplexée à haut débit qui quantifie l’expression génique en codant à barres et en comptant les molécules dans les substrats biologiques sans avoir besoin d’amplification. Nous avons utilisé la plateforme pour quantifier l’expression des microARN (miARN) dans le sang total chez des sujets avec et sans syndrome du côlon irritable.

Perturbations de circulation miARN dans le syndrome du côlon irritable détectée en utilisant un multiplexée à haut débit Gene Expression Plate-forme

Unicellulaire séquençage révèle une hétérogénéité génotypique dans les systèmes biologiques, mais les technologies actuelles n’ont pas le débit nécessaire pour la détermination des caractéristiques profondes de la fonction et la composition de la communauté. Nous décrivons ici un "workflow" microfluidique pour séquençage &gt; 50 000 unicellulaires génomes de diverses populations de cellules.

Une plate-forme de Microfluidic ultra haute capacité pour le séquençage du génome de cellules individuelles

Cette approche moléculaire pour déterminer la forme physique bactérienne facilite la détection précise et précise des micro-organismes à l'aide de codes-barres d'ADN génomique uniques qui sont quantifiés par l'intermédiaire du PCR numérique. Le protocole décrit le calcul de  l'indice concurrentiel des souches de Salmonella; cependant, la technologie est facilement adaptable aux protocoles exigeant la quantification absolue de n'importe quel organisme génétiquement malléable.

Digital PCR-based Competitive Index for High-through Analysis of Fitness in Salmonella Digital PCR-based Competitive Index for High-through Analysis of Fitness in Salmonella Digital PCR-based Competitive Index for High-through analysis of Fitness in Salmonella Digital PCR-based

Ici nous avons présenté une méthode multiplexée de séquençage d'ARNm de cellules simples pour profiler l'expression de gène dans les tissus embryonnaires de souris. La méthode de séquençage de l'ARNm à cellule unique à base de gouttelettes (scRNA-Seq) combinée à des stratégies de multiplexage peut dresser le profil des cellules uniques à partir de plusieurs échantillons simultanément, ce qui réduit considérablement les coûts des réactifs et minimise les effets expérimentaux des lots.

Analyse du séquençage de l'ARNm à cellule unique multiplexée des cellules embryonnaires de souris

Le protocole présenté ici décrit un pipeline complet pour analyser les données de transcriptome de séquençage de l’ARN, des lectures brutes à l’analyse fonctionnelle, y compris le contrôle de la qualité et les étapes de prétraitement aux approches analytiques statistiques avancées.

Analyse du transcriptome à haut débit pour l’étude des interactions hôte-pathogène

L’analyse d’images de codes à barres multiplexés a récemment amélioré la caractérisation du microenvironnement tumoral, permettant des études approfondies de la composition cellulaire, de l’état fonctionnel et des interactions cellule-cellule. Nous décrivons ici un protocole de coloration et d’imagerie utilisant le codage à barres d’anticorps conjugués oligonucléotidiques et l’imagerie cyclique, qui permet l’utilisation d’une technique d’analyse d’images de haute dimension.

Analyse d’images de codes à barres multiplexés pour l’immunoprofilage et la caractérisation de la cartographie spatiale dans l’analyse unicellulaire d’échantillons de tissus de paraffine

Découvrez le profil d'expression génique de C. albicans pendant l'infection à l'aide d'une plateforme de codage de bar numérique. Cette méthode sensible et reproductible quantifie l'ARN pathogène in vivo à partir de petits échantillons tissulaires.

Profil d'expression génique de microbes infectant utilisant une plateforme numérique de codage de bar

Explorer plus de vidéos