הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה לבידוד DNA מדגימות דם וביופסיות מעיים, יצירת ספריות TCRβ ו- IGH PCR לריצוף הדור הבא, ביצועים של ריצת NGS וניתוח נתונים בסיסי.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה לבידוד DNA מדגימות דם וביופסיות מעיים, יצירת ספריות TCRβ ו- IGH PCR לריצוף הדור הבא, ביצועים של ריצת NGS וניתוח נתונים בסיסי.
זיכרון אימונולוגי, סימן ההיכר של חסינות אדפטיבית, מתוזמר על ידי לימפוציטים T ו- B. במחזור ובאיברים שונים, ישנם מיליארדי שיבוטים ייחודיים של תאי T ו- B, וכל אחד מהם יכול לקשור אנטיגן ספציפי, המוביל לשגשוג, בידול ו/או הפרשת ציטוקינים. ההטרוגניות העצומה בתאי T ו- B נוצרת על ידי שילוב אקראי של מקטעים גנטיים שונים. טכנולוגיות רצף הדור הבא (NGS), שפותחו בעשור האחרון, מאפשרות מבט מעמיק וחסר תקדים על הרפרטואר החיסוני של קולטן תאי T ו-B. מחקרים במצבים דלקתיים שונים, כשל חיסוני, זיהומים וממאירות הראו שינויים ניכרים בשיבוטיות, בשימוש בגנים ובתכונות ביופיזיות של רפרטואר מערכת החיסון, וסיפקו תובנות חשובות על תפקידן של תגובות חיסוניות מסתגלות בהפרעות שונות.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט עבור NGS של רפרטואר המערכת החיסונית של תאי T ו- B מן הדם והרקמות. אנו מציגים צינור החל מבידוד DNA דרך הכנת הספרייה, רצף על רצף NGS וכלה בניתוחים בסיסיים. שיטה זו מאפשרת לחקור תאי T ו- B ספציפיים ברמת הנוקלאוטידים או חומצות האמינו, ובכך לזהות שינויים דינמיים באוכלוסיות לימפוציטים ופרמטרים של גיוון במחלות שונות. טכניקה זו נכנסת לאט לפרקטיקה הקלינית ויש לה פוטנציאל לזיהוי סמנים ביולוגיים חדשניים, ריבוד סיכונים ורפואה מדויקת.
המערכת החיסונית האדפטיבית, המורכבת מלטמפוציטים T ו- B, משתמשת בזיכרון אימונולוגי כדי לזהות אנטיגן שנתקל בעבר וליזום תגובה מהירה. לימפוציטים נוצרים במח העצם ומתבגרים בתימוס (תאי T) או במח העצם (תאי B). הן קולטן תאי T (TCR) והן קולטן תא B (BCR) מציגים תצורות ייחודיות המאפשרות זיהוי של אנטיגנים ספציפיים. בתאי הומאוסטזיס, תאי T ו- B מסתובבים כל הזמן וסוקרים את טריליוני הפפטידים השונים המוצגים על תאים המציגים אנטיגן. TCR או קשירת BCR של אנטיגן מסוים עם זיקה גבוהה, יחד עם גירוי משותף מתאים, מוביל להפעלת תאים, וכתוצאה מכך הפרשת ציטוקינים, הרחבת שיבוטים ויצירת נוגדנים, במקרה של תאי B.
המערך העצום של תאי T או B השונים נקרא באופן קולקטיבי רפרטואר חיסוני, המאפשר הכרה באינספור אפיטופים שונים. על מנת ליצור רפרטואר כה עצום, מתרחש תהליך מורכב של הרכבה אקראית של מקטעי גנים שונים, ויוצר שילובים כמעט אינסופיים של קולטנים שיכולים לקשור אנטיגנים ייחודיים1. תהליך זה, הנקרא V(D)J recombination, כולל סידורים מחדש של משתנים שונים (V), גיוון (D) והצטרפות (J) גנים, מלווה מחיקות אקראיות והכנסות של נוקלאוטידים בצמתים2.
הארכיטקטורה של מערכת החיסון האדפטיבית עניינה מדענים בתחומים שונים במשך עשורים רבים. בעבר, רצף סנגר, קביעת אזור משלים 3 (CDR3) ספקטרtyping, ואת cytometry זרימה שימשו כדי לאפיין את הרפרטואר החיסוני, אבל סיפק רזולוציה נמוכה. בעשור האחרון, ההתקדמות בשיטות רצף הדור הבא (NGS) אפשרה תובנה מעמיקה על המאפיינים וההרכב של רפרטואר TCR ו- BCR של הפרט3,4. מערכות תפוקה גבוהה אלה (HTS) רצף ומעבד מיליוני מוצרי TCR או BCR מסודרים מחדש בו זמנית ולאפשר ניתוח ברזולוציה גבוהה של תאי T ו- B ספציפיים ברמת נוקלאוטידים או חומצת אמינו. NGS מספק אסטרטגיה חדשה לחקר הרפרטואר החיסוני הן בבריאות והן במחלות. מחקרים העושים שימוש ב- HTS הדגימו רפרטואר TCR ו- BCR שונה במחלות אוטואימוניות5, כשל חיסוני ראשוני6,7, וממאירות, כגון לוקמיה מיאלואידית חריפה8. באמצעות NGS, אנו ואחרים הראו התרחבות אוליגוקלונית של שיבוטים ספציפיים של תאי T ו- B, בחולים עם מחלות מעי דלקתיות (IBD), כולל קוליטיס כיבית ומחלת קרוהן9,10,11,12,13,14. בסך הכל, מחקרים מתחומים שונים מראים שלשינויים ברפרטואר יש תפקיד מכריע בפתוגנזה של הפרעות בתיווך חיסוני.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה לבידוד דנ"א מביופסיות מעיים ודם, יצירת ספריות TCRβ ו- IGH PCR עבור NGS וביצוע ריצוף ריצה. אנו מספקים גם שלבים בסיסיים בניתוח נתונים של רפרטואר חיסוני. פרוטוקול זה יכול להיות מיושם עבור הדור של ספריות TCRα, TCRγ, ו IGL גם כן. השיטה תואמת גם לאיברים אחרים (למשל, בלוטות לימפה, גידולים, נוזל סינוביאלי, רקמת שומן וכו ') כל עוד נעשה שימוש בפרוטוקולי עיכול ספציפיים לרקמות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה אושר על ידי ועדת הביקורת המוסדית במרכז הרפואי שיבא, והושגה הסכמה מדעת בכתב מכל הנושאים המשתתפים.
1. בידוד וכימות DNA
2. הכנת הספרייה
הערה: הפרוטוקול הנוכחי משתמש בערכת מבחנים מבוססת PCR מרובת-פיקסלים התואמת לרצפי NGS. הערכה מכילה 24 מדדים שונים שכל אחד מהם מכוון לאזורים שמורים בתוךV β ובאזורי Jβ. פעולה זו מאפשרת תגובת PCR חד-שלבית ואיגום של דגימות שונות. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים.
3. טיהור וכימות הגברה
4. רצף הדור הבא
5. ניתוח רצף
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בזאת, אנו מתארים שיטה לבידוד DNA מרקמת המעי והדם, הכנת ספריות עבור NGS, וצעדים בסיסיים של ריצוף לרצף רפרטואר חיסוני. הריצה תיצור קבצים fastq, אשר ניתן להמיר עוד יותר קבצי fasta לשימוש בפלטפורמת ImMunoGeneTics הבינלאומית (IMGT)/HighV-QUEST. HTS זה מבצע ומנהל ניתוחים רבים של עשרות אלפי רצפי TCRβ ו- IGH מסודרים מחדש, ברמת הנוקלאוטידים15. IMGT/HighV-QUEST מאפשר ניתוח של TCRs שונים ורפרטואר IGH הן בבריאות והן במחלות. זה יכול להוביל לזיהוי של שיבוטים "ספציפיים למחלה" חדשים, ניתוח של התרחבות שיבוטים ופרמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שינויים בשפע ובתפקוד של לימפוציטים B ו- T נתקלים לעתים קרובות בממאירות שונות18, הפרעות דלקתיות כרוניות (למשל, קוליטיס כיבית ודלקת מפרקים שגרונית)10,19, וב immunodeficiencies שונים17,20. השיטה הנוכחית משתמשת ב- NGS כדי להקל על תצוגה מעמיקה של רפרטואר TCR ו- BCR, ומאפשרת זיהוי של שינויים עדינים בשיבוט תאי T ו- B, שיתוף שיבוטים, שימוש בגנים V(D)J ומידע על מידת מוטציות ההיפר-מוטציות הס...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לכל המחברים אין מה לחשוף.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-פרופנול | Sigma | I9516-500 מ"ל | |
| 1.7 מ"ל צינורות מיקרו צנטריפוגה | Axygen | 8187631104051 | |
| 15 מ"ל צינורות צנטריפוגה | גריינר | 188261 | |
| אתנול מוחלט | Merck | 1.08543.0250 | |
| Amplitaq זהב | תרמו פישר | N8080241 | |
| AMPure XP חרוזים | בקמן קולטר | A63881 | |
| בלוק חום | Bioer | לא ישים | |
| רגישות גבוהה D1000 מאגר מדגם | Agilent | 5067-5603 | לתחנת טייפ |
| רגישות גבוהה D1000 ScreenTape | Agilent | 5067-5584 | לתחנת טייפ. צינורות הנמכרים בנפרד |
| ערכת בדיקת לימפוטראק | Invivoscribe | TRB: 70-91210039 IGH: 70-92250019 | כל אחד כולל 24 אינדקסים |
| ריאגנטים MiSeq v2 (500 מחזורים) | Illumina | MS-102-2003 | כולל סוג תא זרימה סטנדרטי וכל הריאגנטים הנדרשים |
| MiSeq Sequencer | Illumina | SY-410-1003 | |
| רצועות PCR | 4titude | 4ti-0792 | |
| Proteinase K | Invitrogen | EO0491 | |
| Qubit 4 פלואורומטר | תרמו פישר | Q33226 | |
| קיוביט dsDNA HS ערכת בדיקה | תרמו פישר | Q32854 | כולל חיץ, צבע, תקנים וצינורות מיוחדים |
| שייקר | ביוסן | לא ישים | |
| Tapestation 2100 Bioanalyzer | Agilent | G2940CA | |
| ultra מים טהורים | Bio-lab | 7501 | |
| Wizard ערכת בידוד DNA | Promega | A1120 | כוללת תמיסת ליזה של תאים, תמיסת ליזה של גרעינים ומאגר משקעים של חלבון |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה