זיהוי סמנים ביולוגיים של RNA וחלבונים מדמעות במודלים של עכברים טומן בחובו הבטחה גדולה לאבחון מוקדם במחלות שונות. כתב יד זה מספק פרוטוקול מקיף למיטוב היעילות והיעילות של mRNA ובידוד חלבונים מדמעות עכברים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
זיהוי סמנים ביולוגיים של RNA וחלבונים מדמעות במודלים של עכברים טומן בחובו הבטחה גדולה לאבחון מוקדם במחלות שונות. כתב יד זה מספק פרוטוקול מקיף למיטוב היעילות והיעילות של mRNA ובידוד חלבונים מדמעות עכברים.
סרט הדמעות הוא נוזל ביולוגי דינמי ביותר המסוגל לשקף שינויים מולקולריים הקשורים לפתולוגיה, לא רק בפני השטח של העין אלא גם ברקמות ואיברים אחרים. ניתוח מולקולרי של נוזל ביולוגי זה מציע דרך לא פולשנית לאבחן או לפקח על מחלות, להעריך את יעילות הטיפול הרפואי ולזהות סמנים ביולוגיים אפשריים. בשל נפח הדגימה המוגבל, איסוף דגימות דמעות דורש מיומנויות ספציפיות וכלים מתאימים כדי להבטיח איכות גבוהה ויעילות מרבית. מתודולוגיות שונות של דגימת דמעות תוארו במחקרים בבני אדם. במאמר זה מוצג תיאור מקיף של פרוטוקול ממוטב, המותאם במיוחד לחילוץ מידע חלבוני הקשור לדמעות ממודלים ניסיוניים של בעלי חיים, במיוחד עכברים. שיטה זו כוללת גירוי תרופתי של ייצור דמעות בעכברים בני חודשיים, ולאחר מכן איסוף דגימות באמצעות רצועות Schirmer והערכת היעילות והיעילות של הפרוטוקול באמצעות הליכים סטנדרטיים, SDS-PAGE, qPCR ו- PCR דיגיטלי (dPCR). פרוטוקול זה יכול להיות מותאם בקלות לחקר חתימת חלבון הדמעות במגוון פרדיגמות ניסיוניות. על ידי קביעת פרוטוקול דגימת דמעות במחיר סביר, סטנדרטי וממוטב עבור מודלים של בעלי חיים, המטרה הייתה לגשר על הפער בין מחקר בבני אדם למחקר בבעלי חיים, להקל על מחקרים תרגומיים ולהאיץ את ההתקדמות בתחום חקר מחלות עיניים ומחלות מערכתיות.
דמעות נחשבות לאולטרה-פילטרט פלזמה ותוארו גם כנוזל ביניים בין סרום הפלזמה לנוזל השדרה בשל חפיפה משמעותית בביומולקולות שהן חולקות1. דווח כי דמעות אנושיות מכילות חלבונים, שומנים מדמעות, מטבוליטים ואלקטרוליטים2. לאחרונה זוהו גם ביומולקולות אחרות כגון mRNA, miRNA ושלפוחיות חוץ-תאיות 3,4,5,6,7.
בבני אדם, קרעים בזאליים ממוקמים בסרט הדמעות, המורכב משלוש שכבות: שכבת השומנים החיצונית, השומרת על משטח הדמעה חלק כדי לאפשר לנו לראות דרכו ולמנוע אידוי דמעות; השכבה המימית האמצעית, השומרת על לחות העין, דוחה חיידקים, מגנה על הקרנית ומהווה 90% מסרט הדמעות; ולבסוף, שכבת המוצין, משפחה של חלבונים בעלי משקל מולקולרי גבוה הנמצאים במגע עם הקרנית ומאפשרים לדמעה להיצמד לעין8. פיזור הדמעות על פני משטח העין מתחיל בהפרשה מבלוטת הדמעות. נוזל זה מונחה דרך צינורות דמעות כדי לעבור מעל פני השטח של העין ולזרום לתוך תעלות ניקוז. כל מצמוץ מאפשר לדמעות להתפזר באופן שווה על פני כל העין, ושומר אותה לחה9.
סרט הדמעות הוא נוזל ביולוגי דינמי ביותר המסוגל לשקף שינויים מולקולריים המתרחשים לא רק על פני השטח של העין אלא גם ברקמות ואיברים אחרים. ניתוח הביטוי הדיפרנציאלי בנוזל ביולוגי זה מייצג גישה מבטיחה לגילוי סמנים ביולוגיים במחלות אנושיות10,11. השימוש בסרט הדמעות כמקור לסמנים ביולוגיים לאבחון מוקדם בפאתולוגיות שונות הקל מאוד על ידי נוכחותן של שיטות איסוף לא פולשניות. השיטה הנפוצה ביותר לאיסוף קרעים במרפאות אנושיות ווטרינריות כוללת תמיכה מבוססת קרום (רצועת שירמר), הפועלת על עקרון הפעולה הנימית, ומאפשרת למים בקרעים לנוע לאורך רצועת בדיקה מנייר או צינורות נימים הממוקמים בשק הלחמית התחתון של הנבדק 12,13,14. למרות המגבלה המובנית של קבלת נפח דגימה קטן בשיטה זו, הניתוח הביוכימי של הרכב הדמעות באמצעות טכניקות רגישות שונות הקל על זיהוי מולקולות סמנים ביולוגיים פוטנציאליים11,15. פרוטוקולים לאופטימיזציה והערכה של פליטת חלבוני דמעות מרצועות ונימים של שירמר בחולים אנושיים מתועדים היטב16,17. עם זאת, תיאורים מלאים של פרוטוקולים ממוטבים שתוכננו במיוחד כדי לחלץ מידע מולקולרי הקשור לדמעות ממודלים ניסיוניים של בעלי חיים זמינים אך נדירים. שיטות קיימות, כגון השראת דמעות באמצעות גירוי ישיר של בלוטת הדמעות18, תוך מתן אפשרות לאיסוף נפחים גדולים יותר, הן פולשניות ועלולות לגרום אי נוחות לבעלי החיים. שיטות לא פולשניות, כגון איסוף קרעים משטח העין, תוארו כדרך לבודד DNA ו- miRNA19,21.
פרוטוקול זה נועד לבסס שיטה חסכונית ואופטימלית לאיסוף ועיבוד דמעות בעכברים. השיטה נותנת עדיפות ללא-פולשניות תוך השגת נפחי דמעות מספיקים המתאימים לאנליזה מולקולרית באמצעות טכניקות כמו SDS-PAGE, qPCR ו-dPCR. לאחר מכן ניתן להשתמש במידע על תכולת החלבון וה-mRNA המופק כדי לזהות סמנים ביולוגיים פוטנציאליים במודלים ניסיוניים קיימים של מחלות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל הנהלים המתוארים כאן אושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים של Cinvestav (CICUAL, # 0354/23). חיות המעבדה טופלו וטופלו בהתאם קפדני להנחיות השימוש בבעלי חיים של כתב העת ובהתאם להצהרת האגודה לחקר הראייה והעיניים (ARVO) לשימוש בבעלי חיים בחקר העיניים והראייה. בריאות העין לפני ואחרי ההליכים הוערכה על ידי הערכת הפרשות עיניות, עפעפיים נפוחים, הפרעות עיניות ושינויים התנהגותיים.
1. בעלי חיים והכנת מגיבים
2. גירוי ואיסוף ייצור דמעות
3. בידוד חלבונים
4. ניתוח SDS-PAGE
5. בידוד mRNA עבור qPCR ו- PCR דיגיטלי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול המתואר במאמר זה מספק שיטה קלה ובמחיר סביר לקבלת מידע מולקולרי מנוזל דמעות באמצעות טכניקות הזמינות בדרך כלל ברוב מעבדות הביולוגיה המולקולרית. יתר על כן, ניתן להרחיב את הפרוטוקול על ידי שימוש בטכניקות רגישות מאוד כגון ELISA לזיהוי פעילות אנזימטית.
לאחר ההליכים האלה, תפוקת החלבון הכוללת הייתה בערך 3-4 מק"ג/מיקרוליטר. ניתוח דף SDS מוכתם בקומאסי של סך תמציות החלבון מגלה דפוסים של ביטוי חלבונים בסך הרשתית והקרעים (איור 2A).
לרנ"א מב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
נוזל הדמעות נגיש בקלות, וניתן להשתמש בקביעת סמנים ביולוגיים בדמעות כטכניקה משלימה מוצלחת לאבחון מוקדם של מחלות אנושיות שונות27. בעוד שהניתוח הביוכימי של הרכב הדמעות במודלים ניסיוניים של בעלי חיים משלים גישה זו ומבטיח התקדמות משמעותית בהבנת הבסיס המולקולרי של מחלות, קיים מחסור בנתונים ובפרוטוקולים זמינים, מה שהוביל אותנו לפתח אחד. השיטה המתוארת בדו"ח זה פשוטה מבחינה טכנית לביצוע ומאפשרת זיהוי ראשוני של ביטוי דיפרנציאלי של מולקולות מועמדות שונות הקשורות למחלה.
איסוף דמעות...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי VELUX STIFTUNG [פרויקט 1852] ל- M.L. ומענקי מלגות לתארים מתקדמים מ- CONAHCYT ל- M.B. (836810), E.J.M.C. (802436) ו- A.M.F (CVU 1317418). תודה כנה לכל חברי המעבדה, Centro de Investigación sobre el Envejecimiento, ו- Departamento de Farmacobiología (Cinvestav) על תרומתם לדיונים המעוררים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-מרקפטואתנול | ג'יבקו | 1985023 | |
| 2x מאגר Laemmli | ביו-ראד | 16-0737 | |
| חומצה אצטית | קימיקה מאייר | 64-19-7 | |
| אקרילאמיד | סיגמא-אולדריץ' | א4058 | |
| ריאגנט ברדפורד | סיגמא-אולדריץ' | B6916 | |
| כלורופורם | סיגמא-אולדריץ' | 1003045143 | |
| קולאסי כחול R 250 | ביולוגי בארה"ב | 6104-59-2 | |
| אתנול | קימיקה ריקה | 64-17-5 | |
| GeneRuler 1kb בתוספת סולם DNA | תרמופישר מדעי | SM1331 | |
| גליצרול | ביולוגי בארה"ב | G8145 | |
| גליצין | סנטה קרוז | SC- 29096 | |
| גליקוגן | רוש | 10901393001 | |
| HCl | קימיקה ריקה | 7647-01-0 | |
| איזופרופיל אלכוהול | קימיקה ריקה | 67-63-0 | |
| מתנול | קימיקה מאייר | 67-56-1 | |
| שפופרות מיקרו 1.5 מ"ל | אקסיג'ן | MCT-150-C | |
| צינורות מיקרו 600 ומיקרו; l | אקסיג'ן | MCT-060-C | |
| NaCl | סיגמא-אולדריץ' | S3014 | |
| צינורות PCR & רצועות | נובאסביו | PCR 0104 | |
| פילוקרפין | סיגמא-אולדריץ' | P6503-10 גרם | |
| מעכב פרוטאז | רוש | 11873580001 | |
| ערכת QIAcuity EvaGreen PCR (5 מ"ל) | קיגן | 250112 | |
| QIAcuity Nanoplate 26k 24 בארות (10) | קיגן | 250001 | |
| qPlus אמיתי 2x מאסטר מיקס ירוק | Ampliqon | A323402 | |
| ערכת סינתזת cDNA של RevertAid First Strad | תרמופישר מדעי | K1622 | |
| רצועות הבדיקה של שירמר | מעבדת סנטגר | SANT1553 | |
| SDS | סיגמא-אולדריץ' | L3771 | |
| תמד | סיגמא אולדריץ' | 102560430 | |
| מגיב TRI | סיגמא-אולדריץ' | T9424-200 מ"ל | תמיסה מונופאזית של פנול וגואנידיניום איזותיוציאנט |
| טריס | ביולוגי בארה"ב | T8650 | |
| בסיס טריס | צ'ם קרוז | SC-3715A |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.