מאמר זה מתאר פרוטוקול לאיסוף וזיהוי של miR-15a מדמעות ככלי אבחון חדש לרטינופתיה סוכרתית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מאמר זה מתאר פרוטוקול לאיסוף וזיהוי של miR-15a מדמעות ככלי אבחון חדש לרטינופתיה סוכרתית.
רטינופתיה סוכרתית (DR) היא סיבוך מרכזי בסוכרת, המשפיעה על אחוז משמעותי מאוכלוסיית הסוכרת. אבחון מוקדם והתערבות הם קריטיים למניעת אובדן ראייה בלתי הפיך. שיטות האבחון הנוכחיות, אף שהן יעילות, יש להן מגבלות. miRNA, RNA קטן שאינו מקודד המעכב את היציבות ו/או התרגום של mRNA על ידי קישור לאזורים 3'-לא מתורגמים (3'-UTRs) של mRNA מטרה, מוכר יותר ויותר כקשור משמעותית לסוכרת וניתן להשיגו מדמעות. מחקר זה בחן את הפוטנציאל של miR-15a אקזוזומלי שמקורו בנוזל דמעות כסמן אבחנתי חדש ל-DR. דגימות דמעות נאספו מ-135 חולי סוכרת (36 עם רטינופתיה סוכרתית [DR] ו-50 ללא DR) ו-49 ביקורת בריאה. אקסוזומים בודדו, ורמות הביטוי של miR-15a אקוזומלי נמדדו באמצעות PCR דיגיטלי לטיפות (ddPCR). התוצאות הראו כי ביטוי miR-15a אקזוזומלי השתנה אצל חולי סוכרת ו-DR בהשוואה לאנשים בריאים. ממצאים אלו מצביעים על כך ש-miR-15a אקזוזומלי שמקורו בנוזל דמעות עשוי לשחק תפקיד במנגנונים המולקולריים שמאחורי הסוכרת ובסיבוכיה. יתרה מזאת, הוא טומן פוטנציאל כביוסמן אבחנתי לא פולשני ואמין לרטינופתיה סוכרתית, ומציע רגישות וספציפיות גבוהות.
רטינופתיה סוכרתית (DR) היא אחת הסיבוכים המיקרווסקולריים הבולטים ביותר של סוכרת, המאיימת על ראייתם של מיליונים ברחבי העולם. השכיחות העולמית של DR לפי נתוני האוכלוסייה של Atlas 2019 הוערכה ב-22.7% מכלל אוכלוסיית חולי הסוכרת ברחבי העולם, כאשר מספר המקרים החדשים נמצא בעלייה מתמדת, במיוחדבמדינות מפותחות ומתפתחות. קלינית, DR מאופיינת ב-DR בשלב מוקדם או רטינופתיה סוכרתית לא-פרוליפרטיבית (NPDR), רטינופתיה סוכרתית בשלב מאוחר או פרוליפרטיבית (PDR), ונוכחות בצקת מקולרית. חדירות וסקולרית מוגברת וחסימת נימים הם שני שינויים פתולוגיים נפוצים הנראים ב-NPDR, ונאווסקולריזציה לא תקינה של הקשתית, המקולה, דיסק הראייה או הרשתית נצפית במקרה של PDR 2,3. ההתקדמות ל-PDR, שעלולה לגרום לדימום מזגוגי והיפרדות רשתית, עלולה לגרום לפגיעה משמעותית בראייה3. בכל המקרים, ניתן לזהות שינויים פתולוגיים באמצעות בדיקת פנדוסקופיה או צילום פנדוס על ידי רופאי עיניים מוסמכים4. באמצעות שיטת צילום הקרקעית הסטנדרטית, ניתן לזהות רטינופתיה סוכרתית ברגישות של 78%-96% ובספציפיות של 86%-97%5. עם זאת, שיטה זו מזהה רק לאחר שנגרם נזק לרשתית. קיים צורך לא מסופק לזיהוי מוקדם של DR לפני הופעת סימנים נראים קלינית ברשתית, כגון דימומים ברשתית כתמים, מיקרואניוריזמות, הפרשות והתרבות כלי דם חדשים.
התקדמות הכלים המולקולריים הובילה לגילוי אקסוזומים ככלי אבחון פוטנציאלי למחלות שונות, כולל סרטןומחלות לב וכלי דם. אקסוזומים הם חלקיקים בגודל ננומטרי הקשורים על ידי ממברנת דו-שכבתית של שומן המופרשת על ידי רוב התאים אל מרחב הווסיקולה החוץ-תאית (EV) שלהם. אקסוזומים אלו יכולים להיות מועברים באמצעות נוזלים ביולוגיים כגון דם, דמעות, רוק ושתן, מה שהופך אותם לנגישים בקלות לפרוצדורות אבחון לא פולשניות או זעיר-פולשניות8. הם נושאים סמנים תאי מקור שונים הכוללים חלבונים, ליפידים וחומצות גרעין. מעניינים במיוחד הם RNA קטנים שאינם מקודדים הנישאים בתוך EVs. למרות שרנ"א אלו אינם מקודדים לחלבונים, הם ממלאים תפקידים מרכזיים בוויסות גנים והיו מעורבים בתהליכים פיזיולוגיים ופתולוגיים רבים, כולל בתאי β הלבלב, החשובים מאוד להתפתחות סוכרת 9,10.
בפרט, הוכח כי ל-miR-15a יש קשר חזק להתפתחות סוכרת, בעיקר באמצעות ויסות ייצור האינסולין ותפקודי תאי בטא בלבלב11. הקבוצה שלנו הראתה לאחרונה כי miR-15a משתנה בפלזמה של רטינופתיה סוכרתית. בנוסף, הוכח כי ה-miR-15a מופרש על ידי תאי הבטא בלבלב, והוא עובר דרך זרם הדם לרשתית12. נוזל דמעות נחשב לנוזל נגיש בקלות, שניתן להשיג מהעין בצורה לא פולשנית וחסכונית13. הוא מכיל תערובת של חלבונים, שומנים, אלקטרוליטים ומולקולות נוספות, המשקפת את המצב הפיזיולוגי של פני העיניים והרקמות הסובבות, כולל הרשתית14. מספר גבוה יותר של miRNA זוהה בנוזל דמעות מאשר בתמיסת סרום ומימי15,16. הרכב הדמעות משתנה בתגובה למצבים מערכתיים שונים, כולל סוכרת17. למעשה, ניתוח נוזלי דמעות הוכח כבעל פוטנציאל מבטיח למעקב ואבחון של מחלות שאינן קשורות לעיניים כמו טרשת נפוצה וסרטן השד18,19. עם הקשר הישיר של רטינופתיה סוכרתית לעין, יהיה רלוונטי יותר לבדוק תכונות אבחנתיות אפשריות של נוזל דמעות במחלה זו. רמות IL-1RA, IL-8, IL-6 ו-TNF-α בנוזלי הדמעות של חולים עם רטינופתיה סוכרתית נצפו כמשתנות, שגם הם משתנים בהתאם לחומרת המחלה20,21. בהשוואה לבדיקת הפונדוסקופיה המסורתית, ניתוח נוזלי דמעות לרטינופתיה סוכרתית מציע יתרונות פוטנציאליים מבחינת נגישות, אי-פולשניות וספציפיות, ומאפשר גילוי מוקדם לפניתחילת המחלה.
לכן, המטרה העיקרית של מחקר זה היא לחקור את הפוטנציאל של miR-15a אקזוזומלי שמקורו בנוזל דמעות כסמן אבחוני חדש לרטינופתיה סוכרתית באמצעות בידוד וכימת miRNA מנוזלי דמעות באוכלוסיית הרטינופתיה הסוכרתית. עם זאת, תהיה שיטה חדשה לזיהוי רטינופתיה סוכרתית באמצעות סקר נוזלי דמעות, שניתן לזהות עוד לפני הופעת סיבוכי הרשתית, ומאפשרת צעדים מונעים או טיפוליים מוקדמים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר נערך באישור הוועדה האתית למחקר רפואי במרכז הרפואי של אוניברסיטת מלאיה (מספר הפניה: 20165-2446). הושגה הסכמה בכתב מכל הנבדקים האנושיים לפני הגיוס. בסך הכול נכללו 135 נבדקים מתוך מטופלים שהגיעו למרפאת עיניים במרכז הרפואי של אוניברסיטת מלאיה (UMMC), קואלה לומפור. קריטריוני ההכללה כללו מטופלים שקיבלו שירותים תחת UMMC והיו בגילאי 20-80. מטופלים שעברו טיפול פעיל באינסולין, עם היסטוריה של טיפול בלייזר או אנטי-VEGF בשלושת החודשים האחרונים, או על אנטי-טסיות או מדללי דם באופן קבוע, הוצאו מהמחקר. הנבדקים חולקו לשלוש קבוצות: (1) ביקורת בריאה (ביקורת), (2) סוכרתי ללא רטינופתיה (DM No DR), ו-(3) סוכרתי עם רטינופתיה (DR). סיכום הפרוטוקול מופיע באיור 1. פרטים על הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר זה מופיעים בטבלת החומרים.

איור 1: סקירה כללית של הפרוטוקול. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה רחבה יותר של איור זה.
1. הכנת חומרים
2. הכנת נבדקים אנושיים
3. איסוף נוזל דמעות אנושי
4. עיבוד מוקדם של דגימות קרע
5. בידוד אקסוזומי
הערה: בידוד RNA מתבצע באמצעות ערכה זמינה מסחרית בהתאם לפרוטוקול היצרן (ראו טבלת חומרים).
6. בידוד RNA
הערה: בידוד RNA מתבצע באמצעות ערכה זמינה מסחרית בהתאם לפרוטוקול היצרן (ראו טבלת חומרים).
7. סינתזת cDNA
| רכיב | עוצמה/תגובה |
| 10x RT Buffer | 1.5 מיקרוליטר |
| 100M dNTP mix | 0.15 מיקרוליטר |
| מעכב RNAse (200U/μL) | 0.19 מיקרוליטר |
| Multiscribe RT Enzyme (50U/μl) | 1 מיקרו ליטר |
| 20x RT פריימר | 0.75 מיקרוליטר |
| מים חופשיים מ-RNAse | 1.51 מיקרוליטר |
| דוגמה | 9.9 מיקרוליטר |
| נפח כולל | 15 מיקרוליטר |
טבלה 1: הכנת תערובת המאסטר PCR המשמשת לסינתזת cDNA מה-RNA המבודד.
| צעד | טמפרטורה | משך |
| תמלול הפוך | 16 מעלות צלזיוס | 30 דקות |
| 42 מעלות צלזיוס | 30 דקות | |
| עצור | 85 מעלות צלזיוס | 5 דקות |
| המתן | 4 מעלות צלזיוס |
טבלה 2: תנאי תרמחזור לסינתזה של cDNA.
8. PCR טיפות דיגיטליות
הערה: PCR טיפות דיגיטליות (ddPCR) מתבצע באמצעות ערכות מסחריות הפועלות לפי פרוטוקולי היצרן (ראו טבלת חומרים).
| רכיב | עוצמה/תגובה |
| 2x ddPCR Supermix ל-Probes (ללא dUTP) | 10 מיקרוליטר |
| 20x פריימרים/גלאי | 1 מיקרוליטר |
| דוגמה | 7 מיקרוליטר |
| מים חופשיים מ-RNAse | 2 מיקרוליטר |
| נפח כולל | 20 מיקרוליטר |
טבלה 3: הכנת תערובת ה-PCR הראשית המשמשת ל-ddPCR.
| צעד | טמפרטורה | משך | רמפה | מחזור |
| הפעלת אנזימים | 95 מעלות צלזיוס | 10 דקות | ~2 °C/s לכל שלב | 1 |
| דנאטורציה | 94 מעלות צלזיוס | 30 שניות | 40 | |
| אנילינג | 60 מעלות צלזיוס | דקה אחת | 40 | |
| השבתת אנזימים | 98 מעלות צלזיוס | 10 דקות | 1 | |
| המתן | 4 מעלות צלזיוס | לא זמין | לא זמין |
טבלה 4: תנאי תרמומחזור עבור ddPCR.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עקומה סטנדרטית
נוצרה עקומה סטנדרטית לקביעת נפח הקרעים המדויק שנאספו מכל מטופל. בעיקרון, נפחים שונים של חומרים משמרים נחשפו לרצועות שירמר. ונצפה מרחק האזור הרטוב על השירמר. ההליך חזר על עצמו שלוש פעמים לכל פרוצדורה, וממוצע הקריאה חושב. נוצרה עקומה סטנדרטית של נפח הקרעים שנאספו לעומת המרחק בין אזורים רטובים בשירמר (איור 2) והיא נקראה ייחוס לנפח קרעים שנאסף.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקת פנדוסקופיה, טומוגרפיה אופטית קוהרנטית ואנגיוגרפיה פלואורסצאין הן טכניקות הגילוי הזמינות כיום לגילוי רטינופתיה סוכרתית. שלוש הטכניקות משמשות לעיתים קרובות יחד כדי לספק הערכה מקיפה של מחלות רשתית וכורואידיות שונות. פונדוסקופיה היא בדיקה קלינית המתבצעת באופן שגרתי במהלך הערכת רטינופתיה סוכרתית. שיטה זו מבוצעת על ידי רופאי עיניים מוסמכים ונחשבת לסטנדרט הזהב לאבחון רטינופתיה סוכרתית. שיטה זו מאפשרת הערכה מפורטת של הרשתית ומאפשרת תיעוד מראה הרשתית להשוואות עתידיות, להגדיל אלקטרונית אזורי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים מתחרים.
מחקר זה נתמך על ידי מכון אלקון למחקר (IF011-2020) ומענק מחקר פוסט-דוקטורט של FOM UMSC Care לשנת 2021.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 0.9% בלי נתרן כלוריד | Ain Medicare Sdn Bhd | GB16165967618 | |
| 1x מיל מלח בופר פוספט | תרמו פישר סיינטיפיק | 10010-023 | |
| Applied Biosystems ערכת שעתוק הפוך MicroRNA של TaqMan | מערכות ביולוגיות יישומיות | 4366596 | |
| ddPCR Supermix לפרובים (ללא dUTP) | מעבדות ביוראד | 1863024 | |
| לוחות ddPCR 96-באר | מעבדות ביוראד | 12001925 | |
| מחסניות DG8 | מעבדות ביוראד | 1864008 | |
| אטמי DG8 | מעבדות ביוראד | 1863009 | |
| שמן ליצירת טיפות לגשושים | מעבדות ביוראד | 1863005 | |
| ערכת בידוד אקסוזום אקסוספינ-96 | מערכות הנחיה תאית | EX07-96 | |
| ערכת סרום/פלזמה מתקדמת miRNeasy | קיאגן | 217204 | |
| חותם לוחות PCR PX1 | מעבדות ביוראד | 1814000 | |
| מערכת PCR דיגיטלית של טיפת QX100 | מעבדות ביוראד | QX100 | |
| QXDx Droplet Generator | מעבדות ביוראד | 12001049 | |
| רצועת שירמר | אופטיטק | SCH-100 | |
| T100 Thermal Cycler | מעבדות ביוראד | 1861096 | |
| בדיקת MicroRNA Taqman MTOMED 20 (מזהה בדיקה: 000389) | מערכות ביולוגיות יישומיות | 4440887 | רצף מטרות: UAGCACAUAAUGGUUUGUG |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.