כל ההליכים אושרו על-ידי הועד המוסדי של אוניברסיטת בר אילן, הפרוטוקול מנחים שסופקו על-ידי הוועדה לאישור הניסויים.
1. טיהור של תמים CD4 + תאים אנושיים, קיטוב T Helper 1 (Th1) ותאים Th2
הערה: כאן אנו מתארים את ההליך מתחיל מתאי תאי דם היקפיים האנושי קפוא (PBMCs). הצעד הראשון מורכב בידוד תאי CD4 + באמצעות גרגרי, עמודות שבדרך כלל לתת לנו יותר מ 95% תאי CD4 +. עם זאת, שלב זה עשוי להשתנות לפי הפרוטוקול המועדף במעבדה כל. הפרוטוקול עבור הפעלת תא T, קיטוב שונה מן ג'נר. et al. (2009) 18. תאי בידוד של CD4 + מ- 10 מיליון PBMCs נותן לעלות 4-6 מיליון תאי CD4 +. הם לפצל שתי מבחנות, גדל תחת Th1 ו Th2 מקטב תנאים מניב תאי Th1 ו Th2 3-5 מיליון בתוך שבוע.
הערה: להתקרר לצנטריפוגה עד 4 ° C לפני שמתחילים.
- להפשיר 1 מ ל PBMCs האנושית (10 7 תאים) צינור 50 מ ל המכיל 10 מ"ל של מדיום RPMI בתוספת 1% פניצילין-סטרפטומיצין, 2 מ מגלוטמין ו- 10% לא פעיל חום העובר שור סרום. צנטריפוגה ב 500 g x עבור 5 דק. הסר תגובת שיקוע, resuspend התאים עם פיפטה סטרילי 25 מ ב-15 מיליליטר שהושלם RPMI בינונית. להעביר את התאים (עם פיפטה סטרילי 25 מ ל) בקבוקון תרבות T75-
- להשאיר למשך הלילה בתאים חממה humidified (37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2).
- להעביר את התאים צפים עם פיפטה סטרילי 25 מ ל שפופרת 50 מ. לקבוע את המספר ואת הכדאיות מאת הדרה trypan blue.
- תאים לבודד CD4 + 10 מיליון חיים שאינם-מחסידי PBMCs לפי בחירה חיובי באמצעות CD4 + גרגרי ועמודות על פי היצרן ' s המלצות (ראה טבלה של חומרים/ציוד) עם הבאה שינויים: 10 7 PBMCs מסומנות עם 30 µL של גרגרי CD4 ב 120 µL של 0.5% BSA ב- PBS.
- להפעיל את התאים CD4 + T עבור 72 h על-ידי rhIL-2 (10 ng/mL), צלחת מכורך אנטי CD3 (5 µg/mL) ו- anti-CD28 מסיסים (2 µg/mL). קיטוב Th1, הוסיפו rhIL-12 (20 ng/mL), אנטי-IL-4 (10 µg/mL). קיטוב Th2, להוסיף rhIL-4 (40 ng/mL) ו- anti-IFN-γ (10 µg/mL).
- התרבות התאים נוספים 7 ימים בנוכחות rhIL-2 (10 ng/mL), ציטוקינים מהפכנית אותו (rhIL-12 ל- Th1 ו- rhIL-4 עבור Th2).
2. בידוד גרעינים
הערה: האטא ק-seq מבוצע עם גרעינים שלמים. פירוק מאגר המכילה 0.05% nonylphenyl פוליאתילן גליקול (ראה טבלה של חומרים/ציוד) היה מכויל לבידוד גרעינים של ראשי האנושי תאי Th1 ו- Th2. מומלץ לכייל את שלב זה עם ריאגנטים המעבדה, תאים. עודף של תאים שלמים דטרגנט לא מספיקות מקטין את יעילות התגובה טרנספוזיציה. יעילות פירוק התא נקבע לפי מספר גרעינים (תאים חיוביים trypan blue) ביחס למספר התאים.
הערה: הכנת המאגר פירוק (10 מ מ טריס-HCl, pH 7.5, 10 מ מ NaCl, 3 מ מ MgCl 2). להתקרר צנטריפוגה עם רוטור סווינג-דלי ל- 4 מעלות צלזיוס Pelleting התאים צנטריפוגה סווינג-דלי במקום צנטריפוגה זווית קבועה מפחית אובדן התא/גרעינים. כדי להימנע גרעינים או איבוד תאים, pipet בזהירות בעת השלכת את תגובת שיקוע.
- הוסף nonylphenyl טריים פוליאתילן גליקול (כדי ריכוז סופי של 0.05%) ו- 100 x מעכבי פרוטאז (כדי ריכוז סופי של 1 x) אל המאגר הקר פירוק מיד לפני השימוש. לשמור על המאגר על קרח
- תאי Count T כדי לקבוע את הסכום שלהם ואת הכדאיות בשיטת trypan blue. הכדאיות נמוכים יותר 90% תוצאות לעיכול שאינם ספציפיים גבוה יותר.
- העברת 0.5 x 10 6 T תאים (Th1 או Th2) 1.5 mL microtubes. ספין למטה ב 500 g x עבור 5 דקות ב-4 מעלות צלזיוס
- Resuspend בגדר תא ב- 1 מ ל תמיסת מלח קרות באגירה פוספט (PBS). ספין למטה ב 500 g x עבור 5 דקות ב-4 מעלות צלזיוס
- Resuspend בגדר תא ב 1 מ"ל של מאגר פירוק קר (המכילה nonylphenyl פוליאתילן גליקול, מעכבי פרוטאז). שמור את הצינורית על קרח. פיפטה בעדינות כדי להימנע מהפרעה הגרעינים.
- לקחת את 10 µL ובמהירות לספור את התאים עם מונה הניתן תא אוטומטית אמנם microtube עם תאים lysed על הקרח. שלב זה לא יעלה על 5 דקות כדי למנוע נזק הגרעינים. לפחות 80% של התאים צריך להיות lysed.
- המשך מיד עם התגובה טרנספוזיציה. גרעינים מוכנים להמשיך קרח
3. טרנספוזיציה התגובה
הערה: בשלב זה, גרעינים בודדים מודגרת עם prokaryotic transposase Tn5 (TDE1) נטען עם מתאמי עבור רצף המיתרים. Tn5 אקטיבי בו זמנית קטעים דנ א, ligates מתאמי למחוזות נגיש של הגנום (תהליך tagmentation). היחס בין הגרעינים Tn5 transposase הוא קריטי עבור ביקוע חלבונים מועדף-כרומטין נגיש. פרוטוקול זה מכויל עבור גרעינים 100,000 באמצעי אחסון התגובה μL 100. עם זאת, ניתן לשנות את התגובה.
- להגדיר טמפרטורה ב שייקר תרמית כדי 37 מעלות צלזיוס.
- 100,000 העברת גרעין כדי microtube 1.5 מ ל.
- צנטריפוגה ב 500 x g למשך 10 דקות ב 4 ° C ובעדינות להסיר את תגובת שיקוע.
- להוסיף את רכיבי התגובה טרנספוזיציה הגרעינים כמו שצוין ב טבלה 1-
- Resuspend על ידי עדינה pipetting.
- דגירה התגובה טרנספוזיציה ב שייקר תרמי ב 37 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות עם עדין רועדות (500 סל ד).
הערה: ה-DNA ניקוי מתבצע על ידי מחרוזת הנייח הפיך מוצק-שלב 19 (ראה טבלה של חומרים/ציוד) או עמודות טיהור PCR. בסוף הניקוי, elute שברי DNA ב 20 µL 10 מ מ טריס-HCl, pH 8. להימנע EDTA במאגר • תנאי.
4. PCR העשרה של ספריות האטא ק-seq
הערה: שלב זה נועד להגביר את האטא ק-seq ספריית קרי, דנ א שברי עם מתאמי שנוספו. כדי לאפשר ערבוב של מספר ספריות האטא ק-seq באותו הדור הבא רצפי הנתיב (" ריבוב ") שימוש מדד פריימר 1 (Ad1_noMx) 1 עבור כל הדגימות, ובעלות שונה אינדקס (לבר-קוד) 2 פריימר (Ad 2.1-2.24) 1 עבור כל דגימה. רצפי פריימר ניתנים שהושלם טבלה של חומרים/ציוד.
- הגברה PCR הראשונית
הערה: הריכוז בעבודה של פריימר 1 (Ad1_noMx) ו- 2 פריימר הוא 25 מיקרומטר. כל תחל מדולל מן המניות המקוריים של מיקרומטר 100 מיקרומטר 25. בכל התגובות PCR, השתמש פריימר 1 (Ad1_noMx), רק אחד של 2 פריימר באינדקס.
- להוסיף את רכיבי התגובה PCR כמפורט בטבלה 2 צינור PCR סטרילי.
- המקום PCR צינור לתוך הצנטרפוגה תרמי ולבצע PCR הגברה באמצעות התנאים אופניים מפורט בטבלה 3.
- הערכה של מספר מחזורי הגברה נוספת
הערה: מספר מחזורי PCR נוספים אמור להניב כמות מספקת של ספריית מקטעי f. או מוצלח הדור הבא רצפי לרוץ, כל עוד ממוזער כדי להימנע GC, גודל הסטייה 20... קביעת המספר של ה-PCR מחזורים (N) הדרושים עבור ספריית אופטימלית פרגמנט הגברה נעשית על ידי ה-PCR כמותי (qPCR).
- לדלל צבעי יסוד 1 (Ad1_noMx) ו-2 (משמש עבור ספריית הראשונית הגברה) מ מיקרומטר 25 מיקרומטר 6.25.
- להוסיף את רכיבי המבחנות אופטי או צלחת כאמור בטבלה 4.
- המקום כלי qPCR, מחזור כמו כמפורט בטבלה 5.
- כדי להעריך את המספר הנדרש של מחזורים נוספים הגברה (N), מגרש מחזור מספר על ציר ה-x ואת יחסי קרינה פלואורסצנטית (RFU) בציר ה-y.
- המספר של הגברה נוספת מחזורים (N) הוא 1/3 של מספר מחזורים שבהם התגובה qPCR להגיע אל הרמה. איור 2 מספק דוגמאות עבור שלוש ספריות האטא ק-seq שהגיעו plateau ב ~ 2,350 פלורסצנטיות היחסי של יחידות, RFU (בעובי הקו הירוק). מספר מחזורים PCR שבו מוגבר שליש מהסכום המקסימלי (783 RFU, המסומן על ציר ה-y) מקביל 8 מחזורים של הספריות (אדום וכחול הגברה עקומות) שני ומחזורי PCR 9 עבור הספריה השלישי (ורוד)-
- הגברה PCR הסופי
- להגביר את µL 45 הנותרים של תגובת ה-PCR. הצב צינור PCR המכיל הגברה תגובה של צעד 4.1.2 הצנטרפוגה תרמי. הפעל את התוכנית PCR שמתואר טבלה 6. השתמש במספר שנקבע בעבר (שלב 4.2.5) מחזורים הגברה (N).
5. גודל הבחירה של ספריות האטא ק-Seq
הערה: מניסיוננו, בחירת גודל של ספריות האטא ק-seq מוגבר משפר תוצאות הדור הבא רצפי מכיוון שהוא מבטל את שברי ספריית משקל מולקולרי גבוה ספריית האטא ק-seq הסופי.
הערה: לאפשר את החרוזים מגנטי לחמם לטמפרטורת החדר 30 דקות לפני השימוש.
להכין טרי אתנול 70% במים נטולי נוקלאז.
- Resuspend את החרוזים מגנטי על ידי ערבוב.
- להוסיף מים נטולי נוקלאז לספריות האטא ק-seq (מתקבל בשלב 4.3.1.) ולהביא עד 100 µL.
- µL להוסיף 50 (0.5 x) של resuspended DNA-איגוד beads מגנטי כדי 100 µL של ספריות מוגבר. מערבבים על-ידי pipetting למעלה ולמטה לפחות 10 פעמים. דגירה בדגימות למשך 5 דקות בטמפרטורת החדר. במידת הצורך, במהירות ספין למטה microtubes.
- במקום הצינור על דוכן העדים מגנטי המתאים למשך 2 דקות להפריד את החרוזים מגנטי תגובת שיקוע. לאחר 2 דקות, להעביר את תגובת שיקוע microtube חדש-
- למדוד הנפח של תגובת שיקוע על ידי pipetting ולהוסיף 0.7 x של beads מגנטי. מיקס על ידי pipetting למעלה ולמטה לפחות 10 פעמים.
- דגירה 5 דקות בטמפרטורת החדר. המקום על דוכן מגנטי עבור 2 דק
- לאחר 2 דקות דגירה, למחוק את תגובת שיקוע. להוסיף 200 אתנול 70% µL טריות לשטוף את החרוזים אמנם הצינורות על הדוכן מגנטי.
- לשמור microtube על המגנט ב-30 s וביטול ואז האתנול. חזור על שלב 5.7.for מנקי אתנול הסופי שני.
- להסיר לחלוטין את הנותרים אתנול ולתת שהחרוזים מילה נהדרת עבור 5 דקות ברכבת התחתית נמצאת על המגנט. במידת הצורך, בקצרה לסובב את microtube. להסיר את עקבות אתנול עם טיפ פיפטה p10.
- להסיר את microtube של המגנט ולהוסיף µL 22 10 מ מ טריס-HCl, pH 8. לא elute את ספריות האטא ק-seq במאגר המכילה EDTA.
- דגירה הצינור למשך 2 דקות בטמפרטורת החדר ולאחר מכן מקם לדוכן מגנטי.
- כאשר הפתרון ברור, להעביר 20 µL של ספריות eluted microtube עקר חדש.
- חנות בגודל שנבחר האטא ק-seq ספריות ב-20 מעלות צלזיוס
6. ניתוח איכותי של ספריות האטא ק-Seq
- אימות של איכות האטא ק-seq ספריות באמצעות PCR בזמן אמת
הערה: חשוב להעריך את האות לרעש יחס של ספריות האטא ק-seq לפני הדור הבא . רצף. פעולה זו מתבצעת על-ידי קביעת הכמות היחסית של שברי DNA לוקוסים נגיש בלתי נגיש באמצעות PCR כמותי (qPCR). רוח המקום לא נגיש (שליטה שלילי, chr1:48, 137, 860-48,137,934 ו- chr1:193, 093, 748-193,093,827) הם מוגבר על ידי זוגות פריימר 1 ו- 2. רוח המקום נגיש (שליטה חיובית, chr19:30, 336, 166-30,336,253 ו- chr19:11546154-11546237) הם מוגבר על ידי זוגות פריימר 3 ו- 4. לוקוסים חיוביים ושליליים הוגדרו מפרופילים נגישות (DHS-seq) כרומטין CD4 + תאים אנושיים (קידוד accessions ENCSR000EQE ו- ENCSR000EQG). פריימר שלילי 1 ממוקם אזור intergenic heterochromatic גדולים (kb 230 מ TRADB2, 88 kb של FOXD2). אזור בקרה שלילית 2 נמצא בתוך אינטרון הראשון של ג'ין CDC73. חיובי פריימר זוג 3 נמצא אזור פתוח כרומטין במורד הזרם של הגן Cyclin E (CCNE1) תוך פריימר חיובי זוג 4 ממורכזת בתוך האמרגן של חלבון קינאז C המצע 80K-H (PRKCSH). חשוב, לוקוסים שליטה אלה מראים דפוס דומה של נגישות בסוגי תאים אנושיים פרוייקט ' קידוד ' 3, רומז כי ניתן להחילם לפקח האטא ק-seq ספריות של קשת רחבה של סוגי תאים אנושיים. פריימר יעילות וספציפיות של כל זוגות פריימר אומתה על ידי qPCR לדילול טורי של דנ א גנומי (מתוך תאי Th אדם) וניתוח עקומת ההיתוך של מוצרים מוגבר שהושג.
- לבודד דנ א גנומי באמצעות זמינים מסחרית קיט (ראה טבלה של חומרים/ציוד).
- לדלל את האטא ק-seq מוגבר הספרייה 1:10 (ספריית µL 1 + 9 µL של מים נטולי נוקלאז) ו- DNA גנומי ל ~ 5 ng/µL.
- להכין תערובת התגובה (טבלה מס ' 7) עבור כל זוג פריימר בקרה חיובית ושלילית, לקחת בחשבון התגובות מבוצעות שהפקידים.
- Incubate ב qPCR הצנטרפוגה תרמי לפי הפרוטוקול המומלץ על ידי הספק מיקס מאסטר qPCR.
- לנתח את התוצאות ב- qPCR כלי ' s תוכנה (ראה טבלה של חומרים/ציוד). בחרו ' DNA גנומי דגימת הבקרה. הערכים שהושג מייצגים של העשרה של אזורים נגיש (מוגבר על ידי בקרה חיובית תחל). לדוגמה מוצג בטבלה 8.
הערה: הערכה של גודל הספרייה הממוצע, ריכוז: התפלגות גודל שברי DNA האטא ק-seq מספריות של נקבעת על-ידי מערכות אלקטרופורזה אוטומטיות רגישות גבוהה על פי היצרן ' s הוראות. מומלץ למדוד את הדגימה התרכזות fluorometer באמצעות ערכת רגישות גבוהה dsDNA ו- µL לפחות 2 של כל דגימה של הדנ א.
הערה: הדור הבא רצפי - לפני ריבוב של הספריות, לחשב את molarity של כל ספריה האטא ק-seq באמצעות הנוסחה: (ng/µL x 10 6) / (660 x ממוצע ספריית קטע אורך). . כווני > 30 מיליון קריאות של כל ספריה האטא ק-seq להעריך כרומטין פתוח אזורים של דגימות אנושי. אם ברצונך לקבוע אם הספרייה הוא מספיק טוב בשביל המיתרים רצף, בתחילה המטרה עבור קריאות ~ 10 מיליון (5% הסמטה רצפי DNA רצף כלי במצב ריצה מהירה). זכור כי להסיק נוקלאוזום מיצוב, לזווג-קצה הרצף הוא נדרש 1-
7. ניתוח של התוצאות שהושגו רצף הדור הבא
- יסיק האיכות של פעולות רצף הקריאה על-ידי בדיקה הקבצים FastQC, בנפרד עבור כל ספריית.
- יישר את הקריאות על הגנום האנושי הפניה (hg19 הרכבה) באמצעות עניבת הפרפר 21 תוכנה בסביבת Unix/Linux. הפקודה היא ' עניבת הפרפר -m 1 - q -S הגנום מדריך reads.fastq output_aligned.sam '. מדריך הגנום מייצג את התיקיה שבה מאוחסנות האינדקסים הגנום של עניבת הפרפר. פרמטר -m 1 היא עבור אינו מאפשר יישור הקריאות אל אחד או יותר לוקוס הגנום - q עבור קובץ הקלט צריך להיות בתבנית fastq, -S הוא לפלט בתבנית סאם.
- להסיר כפילויות קריאות באמצעות SAMtools 22 rmdup אפשרות בסביבת Unix/Linux. הפקודות הן ' samtools להציג output_aligned.sam -S -b | samtools למיין -o-output_aligned > output_aligned.bam ',
samtools rmdup -s output_aligned.bam output_aligned _rmdup.bam '. הפקודה הראשונה, תצוגה, שינוי התבנית סאם בפורמט באם אשר לאחר מכן ממוינים. האפשרות של rmdup ואז חלה על הקובץ באם הממוין. באופן אופציונלי אחד ניתן להתאים את הקריאות עבור האתר הכניסה transposon, כפי שמתואר את הנייר המקורי האטא ק-seq 1. פעולה זו מתבצעת באמצעות BEDtools מצווה 23 בסביבת Unix/Linux. הפקודות הן ' bamToBed -i output_aligned _rmdup.bam > output_aligned _rmdup.bed ', ' shiftBed -i הגנום 4 - מ-5 - g -p _rmdup.bed output_aligned > output_aligned _rmdup_adjusted.bed '. הפקודה הראשונה, bamTobed, שינוי התבנית באם בפורמט מיטה אשר יכול לשמש עבור הפקודה shiftBed. הקובץ הגנום הוא קובץ מופרד כרטיסיה המכילה את האורך של כל כרומוזום הגנום. בדרך כלל להוסיף את הקובץ בספריה BEDtools.
שיא - לבצע חיוג באמצעות ניתוח המבוסס על מודל של שבב-seq (MACS2) 24 תוכנה בסביבת Unix/Linux על הקובץ מיטה שהוסטו עם הפרמטרים הבאים: - nomodel - extsize 75--משמרת-30. פרמטרים אלה משמשים כדי להתאים את הקריאות כך האתר ההכנסה transposon הוא באמצע כל קריאה רצף.