הפרוטוקול הנוכחי מציע שיטה יעילה וגמישה לבודד RNA משברים גרעיניים וציטופלזמיים באמצעות תאים בתרבית, ולאחר מכן לאמת באמצעות qPCR. זה משמש למעשה כתחליף לערכות הכנת RNA אחרות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול הנוכחי מציע שיטה יעילה וגמישה לבודד RNA משברים גרעיניים וציטופלזמיים באמצעות תאים בתרבית, ולאחר מכן לאמת באמצעות qPCR. זה משמש למעשה כתחליף לערכות הכנת RNA אחרות.
ההפרדה של רכיבים תוך-תאיים היא כלי מרכזי בביולוגיה התאית כבר שנים רבות, והיא מסוגלת לספק תובנה שימושית לגבי האופן שבו מיקומם יכול להשפיע על תפקודם. בפרט, ההפרדה בין RNA גרעיני וציטופלזמי הפכה חשובה בהקשר של תאים סרטניים והחיפוש אחר מטרות חדשות לתרופות. רכישת ערכות למיצוי RNA גרעיני-ציטופלזמי יכולה להיות יקרה כאשר רבים מהחומרים הדרושים נמצאים בסביבת מעבדה טיפוסית. בשיטה הנוכחית, שיכולה להחליף ערכות יקרות יותר או תהליכים אחרים שגוזלים זמן, נדרשים רק חיץ ליזיס תוצרת בית, צנטריפוגה וספסל ועמודות טיהור בידוד RNA כדי לבודד RNA גרעיני וציטופלזמי. חיץ ליזיס משמש לליזה עדינה של הקרום החיצוני של התא מבלי להשפיע על שלמות מעטפת הגרעין, ומאפשר שחרור מרכיביו התוך-תאיים. לאחר מכן, ניתן לבודד את הגרעינים על ידי צעד צנטריפוגה פשוט מכיוון שהם בעלי צפיפות גבוהה יותר מתמיסת הליזיס. צנטריפוגה משמשת להפרדת אזורים אלה בהתבסס על הבדלי הצפיפות שלהם כדי לבודד יסודות תת-תאיים בגרעין מאלה שבציטופלסמה. לאחר שהצנטריפוגה בודדה את הרכיבים השונים, נעשה שימוש בערכת ניקוי RNA לטיהור תכולת הרנ"א, ומתבצע qPCR כדי לאמת את איכות ההפרדה, המכומתת על ידי כמות הרנ"א הגרעיני והציטופלזמי בשברים השונים. הושגו רמות מובהקות סטטיסטית של הפרדה, הממחישות את יעילות הפרוטוקול. בנוסף, ניתן להתאים מערכת זו לבידוד סוגים שונים של RNA (סה"כ, רנ"א קטן וכו'), מה שמאפשר מחקר ממוקד של אינטראקציות ציטופלסמה-גרעין, ומסייע בהבנת ההבדלים בתפקוד הרנ"א השוכנים בגרעין ובציטופלסמה.
שבירה תאית לרכיבים תת-תאיים מאפשרת בידוד ולימוד של תחומים ביוכימיים מוגדרים ומסייעת בקביעת לוקליזציה של תהליכים תאיים ספציפיים וכיצד זה עשוי להשפיע על תפקודם1. בידוד הרנ"א ממקומות תוך-תאיים שונים יכול לאפשר דיוק משופר של ניתוח גנטי וביוכימי של אירועים ברמת השעתוק ואינטראקציות אחרות בין הגרעין לציטופלסמה, המשמש כמטרה העיקרית של פרוטוקול2 הנוכחי. פרוטוקול זה פותח כדי להבטיח בידוד של רנ"א ציטופלזמי וגרעיני, לקבוע את תפקידם בהתאמה בייצוא גרעיני, ולהבין כיצד לוקליזציה תת-תאית של רנ"א בגרעין ובציטופלסמה עשויה להשפיע על תפקודם בתהליכים תאיים. באמצעות שימוש בחומרים מסביבת מעבדה טיפוסית, ניתן היה להשיג שבר גרעיני וציטופלזמי בצורה יעילה יותר וזולה יותר מאשר פרוטוקולים שנקבעו בעבר מבלי לסכן את איכות התוצאות3.
בנוסף, חילופי מולקולות בין הציטופלסמה לגרעין יכולים להיחקר ישירות על ידי הפרדת אזורים אלה. באופן ספציפי יותר, הבנת התמליל חיונית להבנת התפתחות ומחלות. עם זאת, רנ"א עשוי להיות ברמות הבשלה שונות בכל זמן נתון ויכול לסבך את הניתוח במורד הזרם. פרוטוקול זה מאפשר את היכולת לבודד RNA משברים תת-תאיים גרעיניים וציטופלזמיים, מה שיכול לסייע במחקרים של RNA ולאפשר הבנה טובה יותר של RNA מסוים מעניין, כגון לוקליזציה של RNA לא מקודד או ניתוח של צמתים splice בתוך הגרעין.
פרוטוקול זה הותאם לבידוד רנ"א ארוך ציטופלזמי וגרעיני, כולל mRNAs, rRNA ורנ"א ארוך שאינו מקודד (lncRNAs), בשל סלקטיביות הגודל של עמודת טיהור הרנ"א המנוצלת, הניתנת לשינוי כדי לבודד רנ"א אחרים בעלי עניין. בעבר, תפקודם של רנ"א ארוך, כגון mRNA ו-lncRNAs, היה תלוי מאוד בלוקליזציה שלהם בתוך התא 4,5. לכן, חקר הייצוא מהגרעין לתחומים תת-תאיים נעשה ממוקד יותר לקראת הבנת התפקיד שיכול להיות לייצוא רנ"א או רכיבים תאיים אחרים על התא. lncRNA משמשים דוגמה מצוינת לכך, שכן תרגומם והשפעותיהם לאחר מכן מסתמכים במידה רבה על קרבה ואינטראקציות עם צורות אחרות של RNA6. יתר על כן, חילופי יסודות תאיים בין אזורים גרעיניים וציטופלזמיים קשורים למנגנוני עמידות לטיפולים שונים בסרטן7. בידודם של תאים תוך-תאיים איפשר פיתוח מעכבי יצוא גרעיני, אשר הפחית את ההשפעות של מנגנוני התנגדות לטיפולים שונים8.
לאחר הפרדת RNA גרעיני וציטופלזמי, מבוצעים צעדים לטיהור הרנ"א מעניין. מכיוון שערכות טיהור RNA נמצאות בדרך כלל במעבדות ותפקידן לטהר ולבודד רנ"א ארוך, הן משרתות היטב את מטרת פרוטוקול זה. עבור טיהור RNA, יצירת יחסים של 260:280 גדולים מ-1.8 היא קריטית כדי להבטיח את איכות הדגימות לריצוף RNA או הליכים דומים אחרים הדורשים רמות גבוהות של טוהר ובידוד. ערכים לא סדירים של 260:280 מצביעים על זיהום פנול, מה שמדגים בידוד לקוי ומניב תוצאות לא מדויקות9.
לאחר השלמת טיהור הרנ"א ואושר כי ערכי 260:280 גבוהים מטווח מקובל, נעשה שימוש ב-qPCR כדי לאמת את תוצאות הבידוד של שברים גרעיניים וציטופלזמיים. בעשותם כן, נעשה שימוש בפריימרים ספציפיים לאזור העניין כדי להדגים את רמות השבר הגרעיני והציטופלזמי. בפרוטוקול זה, MALAT1 ו- TUG1 שימשו כסמנים גרעיניים וציטופלזמיים, בהתאמה10. יחד, הם מאפשרים הדגמה של רמות גבוהות של שבר גרעיני עם MALAT1, בעוד שבר ציטופלזמי צפוי להיות נמוך. לעומת זאת, כאשר משתמשים ב-TUG1, רמות השבר הציטופלזמי צפויות להיות גבוהות יותר מרמות השבר הגרעיני.
באמצעות פרוטוקול זה ניתן היה לבודד רנ"א על סמך מיקום פעולתם בתוך התא. בשל גישה נרחבת לחומרים רבים ושימוש רק בחיץ ליזה ובטכניקות צנטריפוגות מבוססות צפיפות במהלך ניסוי זה, היישום על סוגי RNA אחרים ורכיבים תאיים אחרים הוא נרחב. זה יכול לספק מידע חשוב על ידי שפיכת אור על אירועי ביטוי ספציפיים למיקום שאחרת לא ניתן היה להבחין בהם ללא הפרדה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תאי K562 משמשים במחקר הנוכחי. פרוטוקול זה עבר אופטימיזציה לעבודה עבור 1 x 10 6-5 x 106 מיליון תאים. עם זאת, ניתן להגדיל את ההליך עבור כמויות תאים גדולות יותר על ידי הגדלת הנפחים כראוי.
1. הכנת חיץ ליזיס 0.25x
2. הפרדת שברים גרעיניים וציטופלזמיים
3. ניקוי RNA באמצעות ערכת טיהור RNA
הערה: פרוטוקול זה הושג באמצעות ערכת טיהור RNA זמינה מסחרית (ראה טבלת חומרים).
4. אימות ההפרדה הגרעינית-ציטופלזמית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדי להבטיח בידוד גרעיני וציטופלזמי, בוצע qPCR כדי לאמת את התוצאות. בעשותם כן, נעשה שימוש בפריימרים ספציפיים לאזור העניין כדי להדגים את רמות השבר הגרעיני והציטופלזמי. במחקר זה, MALAT1 ו- TUG1 שימשו כפריימרים גרעיניים וציטופלזמיים, בהתאמה. יחד, הם מאפשרים הדגמה של רמות גבוהות של שבר גרעיני עם MALAT1 כבקרה חיובית עבור יסודות גרעיניים, בעוד ששבר ציטופלזמי צפוי להיות נמוך. לעומת זאת, כאשר TUG1 קיים כבקרה חיובית עבור יסודות ציטופלזמיים, אז רמות השבר הציטופלזמי צפויות להיות גבוהות יותר מרמות השבר הגרעיני. ניתן לראות זאת
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
לאורך הפרוטוקול, ננקטו כמה צעדים כדי לייעל את האלמנטים כדי להיות היעילים ביותר עבור קו התא של עניין. בעוד השלבים בתוך הפרוטוקול הם פשוטים יחסית, ניתוח והתאמות קלות במהלך היבטים קריטיים של הפרוטוקול עשויים להיות נחוצים. השלב הקריטי ביותר בפרוטוקול הוא שינוי ריכוז חיץ הליזיס לריכוז תקין בהתבסס על קו העניין של התא והמטרה התאית. מאחר שניצול חיץ הליזה תלוי במידה רבה בהפרעה של קרומי התא, קיימת שונות טבעית ביעילות של חיץ ליזה על קווי תאים שונים, שכן ישנם הבדלים קלים בשבריריות התא ובחדירות הממברנה בין קווי תאים שונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
נתמך על ידי מענקים מהאגודה האמריקאית להמטולוגיה, קרן רוברט ווד ג'ונסון, קרן הצדקה דוריס דיוק, קרן אדוארד פ. אוונס והמכון הלאומי לסרטן (1K08CA230319).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Agilent Tapestation | Agilent | G2991BA | מערכת Agilent TapeStation היא פתרון אלקטרופורזה אוטומטי לבקרת איכות הדגימה של דגימות DNA ו-RNA. |
| 0.5% Nonidet P-40 | Thermo-Fischer | 28324 | משמש לייצור מאגר ליזה |
| 50 מ"מ Tris-Cl pH 8.0 | תרמו-פישר | 15568025 | משמש בייצור מאגר ליזה |
| MALAT1 GE Assay | Thermo-Fischer | Hs00273907_s1 | משמש לאישור שבר גרעיני. |
| צלחת תגובה אופטית 96 בארות של MicroAmp עם ברקוד | תרמו-פישר | 4326659 | צלחת התגובה האופטית של Applied Biosystems MicroAmp 96 בארות עם ברקוד מותאמת כדי לספק דיוק טמפרטורה ואחידות ללא תחרות להגברת PCR מהירה ויעילה. צלחת זו, הבנויה מחתיכה קשיחה אחת של פוליפרופילן בפורמט של 96 בארות, תואמת למערכות PCR בזמן אמת של 96 בארות ומחזורים תרמיים של Applied Biosystems. |
| סרט דבק אופטי MicroAmp | תרמו-פישר | 4311971 | סרט הדבק האופטי MicroAmp של Applied Biosystems מפחית את הסיכוי לזיהום באר לבאר ואידוי דגימה כאשר הוא מוחל על מיקרו-פלטה במהלך qPCR |
| PBS | Gibco | 20012-023 | תמיסת מלח חוצצת פוספט (PBS) היא תמיסת מלח מאוזנת המשמשת למגוון יישומי תרבית תאים, כגון שטיפת תאים לפני דיסוציאציה, הובלת תאים או דגימות רקמה, דילול תאים לספירה והכנת ריאגנטים. |
| ערכת ניקוי RNA Qiagen-Rneasy Mini Kit | Qiagen | 74106 | מאפשרות ניקוי RNA יעיל של תגובות אנזימטיות וניקוי RNA מטוהר בשיטות שונות. כולל מאגרי RW1, RLT, RW1 המוזכרים לאורך כל הפרוטוקול. |
| QuantStudio 6 | Thermo-Fischer | A43180 | qPCR המשמשת במהלך הפרוטוקול. כולל תוכנת תכנון וניתוח לניתוח דגימות פיצול |
| מאגר RLT | Qiagen | 79216 | מאגר ליזה מערכת ניקוי RNA |
| מאגר RPE מאגר | כביסה Qiagen | 1018013 | ניקוי |
| RNA מאגר RW1 מאגר | Qiagen | 1053394 | מאגר כביסה ערכת ניקוי RNA |
| מבחני ביטוי גנים של Taqman | Thermo-Fischer | 4331182 | מבחני ביטוי גנים של Applied Biosystems TaqMan מייצגים את האוסף הגדול ביותר של בדיקות מתוכננות מראש בתעשייה עם למעלה מ-2.8 מיליון בדיקות על פני 32 מינים אוקריוטיים וחיידקים רבים. מבחני ביטוי גנים של TaqMan מאפשרים לך לקבל תוצאות במהירות ללא בזבוז זמן באופטימיזציה של פריימרים ירוקים של SYBR וללא זמן נוסף המושקע בריצה וניתוח עקומות התכה. |
| TaqMan Universal PCR Master Mix | Thermo-Fischer | 4305719 | TaqMan Universal PCR Master Mix הוא פתרון הריאגנט האידיאלי כאשר אתה זקוק לתערובת מאסטר עבור יישומי DNA נוקלאז מרובים בגודל 5 אינץ'. ריאגנטים של אפלייד ביוסיסטמס אומתו עם מבחני TaqMan ומערכות בזמן אמת של אפלייד ביוסיסטמס כדי להבטיח ביצועים רגישים, מדויקים ואמינים בכל פעם. |
| TUG1 GE Assay | Thermo-Fischer | Hs00215501_m1 | משמש לאישור שבר ציטופלזמי. |
| מים שטופלו במים UltraPure DEPC | 750024 | מים שטופלו ב-UltraPure DEPC מתאימים לשימוש עם RNA. הוא מוכן על ידי דגירה עם 0.1% דיאתילפירוקרבונט (DEPC), ולאחר מכן עובר חיטוי כדי להסיר את ה-DEPC. סטרילי מסונן. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.