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Articolo metodologico

Laser-assistita Microdissection (LAM) come strumento per trascrizionale Profiling di tipi di cellule individuali

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DOI:

10.3791/53916

⸱

10 maggio 2016

 ,  , 
1University of Zürich & Zürich-Basel Plant Science Center

In questo articolo

Sommario

Qui presentiamo un protocollo per la microdissezione laser-assistita di specifici tipi di cellule vegetali per la profilazione trascrizionale. Sebbene il protocollo sia adatto a diverse specie e tipi di cellule, l'attenzione si concentra sulle cellule altamente inaccessibili della linea germinale femminile, importanti per la riproduzione sessuale e apomittica nel genere delle crocifere Boechera.

Abstract

La comprensione dei processi di sviluppo a livello molecolare richiede approfondimenti sulla regolazione trascrizionale, e quindi sul trascrittoma, a livello dei singoli tipi di cellule. Mentre i metodi qui descritti sono generalmente applicabili a un'ampia gamma di specie e tipi di cellule, la nostra ricerca si concentra sulla riproduzione delle piante. La coltivazione delle piante e la produzione di sementi sono di fondamentale importanza per l'alimentazione umana e animale. Una comprensione dettagliata delle reti regolatorie che governano la formazione della linea riproduttiva (linea germinale) e, in ultima analisi, dei semi è una precondizione per la manipolazione mirata della riproduzione delle piante. In particolare, l'ingegnerizzazione dell'apomissia (riproduzione asessuata attraverso i semi) nelle piante coltivate promette grandi miglioramenti, in quanto porta alla formazione di semi clonali geneticamente identici alla pianta madre. Di conseguenza, i tipi cellulari della linea germinale femminile sono di grande importanza per la comprensione e l'ingegnerizzazione dell'apomissia. Tuttavia, poiché le cellule corrispondenti sono profondamente incorporate nei tessuti floreali, è molto difficile accedervi per le analisi sperimentali, compresa la trascrittomica specifica per tipo di cellula. Per superare questa limitazione, sezioni di singole cellule possono essere isolate mediante microdissezione laser-assistita (LAM). Sebbene la LAM in combinazione con la profilazione trascrizionale consenta l'identificazione di geni e percorsi attivi in qualsiasi tipo di cellula con elevata specificità, stabilire un protocollo adeguato può essere difficile. In particolare, la qualità dell'RNA ottenuto dopo LAM può essere compromessa, soprattutto quando si prendono di mira piccole cellule singole. Per aggirare questo problema, abbiamo stabilito un flusso di lavoro per LAM che si traduce in modo riproducibile in un'elevata qualità dell'RNA che è ben adatta per la trascrittomica, come esemplificato qui dall'isolamento di cellule della linea germinale femminile in Boechera apomittica. In questo protocollo vengono descritte le procedure per la preparazione dei tessuti e la LAM, anche per quanto riguarda l'estrazione dell'RNA e il controllo di qualità.

Introduzione

In studi trascrizionali fatto a livello dei tessuti, i trascrittomi di tipi di cellule altamente specializzate, ma rare sono spesso mascherati da i più abbondanti cellule circostanti. Un esempio di tali tipi di cellule altamente specializzate sono le cellule della linea riproduttivo femminile (germinale) in piante. La linea germinale femminile è specificato all'interno di ovuli in via di sviluppo, i precursori di semi all'interno del gineceo del 1,2 fiore. La cellula madre megaspore (MMC) è la prima cellula della linea germinale femminile. Subisce meiosi per formare una tetrade di macrospora ridotti. Tipicamente, solo uno di questi macrospora sopravvive e divide mitoticamente senza citochinesi, cioè, in un sincizio. Questi mitosi sono seguiti da cellularization per formare il gametofito maturo, che in genere si compone di quattro tipi di cellule: tre antipodals, due celle synergid, l'uovo e la cellula centrale. Le cellule uovo e centrali sono i gameti femminili che vengono fecondati da due spermatozoi durante doufecondazione ble per dare origine a un embrione e endosperma del seme 1,2 sviluppo. Nel sessuale sistema modello Arabidopsis thaliana, solo ~ 50 semi si sviluppano per fiore mentre circa 50 - 80 semi si sviluppano per fiori in genere strettamente correlati Boechera. Così, la linea germinale femminile è costituito da pochi tipi di cellule altamente specializzate, che lo rende un ottimo modello per lo studio dei processi di sviluppo, come ad esempio le specifiche e la differenziazione cellulare.

Inoltre, approfondimenti sui processi di regolazione genica che regolano la riproduzione delle piante possono essere di valore applicata. Nelle piante, può avvenire sia riproduzione sessuata e asessuata attraverso i semi (apomissia). Mentre riproduzione sessuale genera la diversità genetica in una popolazione, Apomixis conduce alla formazione di progenie clonale che è geneticamente identica alla pianta madre. Pertanto, apomissia ha un grande potenziale per le applicazioni in agricoltura e produzione di sementi, come anche complesse genotipi materni puòessere mantenuta inalterata per diverse generazioni 3,4,5. Perché apomissia non si trova naturalmente in tutte le principali specie coltivate, la progettazione di apomissia nelle colture è di grande interesse 3,4,5. Tuttavia, questo obiettivo a lungo termine è difficile da raggiungere perché la base genetica e molecolare alla base di apomissia non viene compreso in modo sufficientemente dettagliato 6.

Per acquisire conoscenze in base trascrizionale che regolano la riproduzione apomittica, specifici per tipo di cellula trascrizionale profilatura mediante microdissezione laser assistita (LAM) e sequenziamento di nuova generazione (NGS) rappresenta un approccio molto potente 7,8. LAM è stata in primo luogo stabilito per l'animale e la ricerca biomedica. Negli ultimi anni LAM è stata anche applicata alla biologia vegetale 6,9,10. A differenza di altri metodi che consentano profilatura dei singoli tipi di cellule e tessuti, LAM non richiede la generazione di linee marcatore 6,9,10. Pertanto, può essere appmentito a qualsiasi tipo di cellula o tessuto senza conoscenza molecolare preventiva. Un altro vantaggio di LAM è che può essere applicato a qualsiasi tipo di cellula finché la cella può essere riconosciuta in sezioni asciutte base alla posizione e / o caratteristiche strutturali. LAM ha il vantaggio aggiuntivo che vengono utilizzati tessuti fissati, che impedisce variazioni del profilo trascrizionale durante la lavorazione.

Il tessuto di interesse, ad esempio, il tessuto floreale, è fissato in un fissativo non reticolazione prima inclusione in paraffina. Incorporare in cera di paraffina può essere effettuata manualmente, seguendo i protocolli stabiliti 9,11. Tuttavia, l'impiego di un processore tessuti automatizzato per la disidratazione e l'infiltrazione con la cera genera risultati riproducibilità in termini di conservazione della qualità dell'RNA e morfologia tissutale. La strategia alternativa di incorporare tessuti in resina è stato anche utilizzato con successo per le analisi specifiche per tipo di cellula da LAM 8. Tuttavia, l'uso di un automprocessatore ated per l'incorporamento in cera è molto tempo efficiente, come molti campioni possono essere trattati contemporaneamente richiedono un minimo di mani-in tempo. Mentre tipicamente alcuna perdita significativa di qualità dell'RNA avviene durante la fissazione e inclusione, la preparazione di sezioni sottili con il microtomo e, in particolare, il montaggio sulle frameslides utilizzati per LAM rimane un punto critico per la conservazione della qualità dell'RNA. Ciò è stato notato in precedenza e l'uso di un sistema di trasferimento nastro è stato descritto per una migliore qualità dell'RNA in questa fase 12. Tuttavia, questo aggiunge un passo tempo supplementare durante la preparazione dei vetrini e richiede anche attrezzature speciali. Il protocollo ottimizzato descritto di seguito produce riproducibile RNA che è di qualità sufficiente per profilatura trascrizionale con GeneChip e Next Generation Sequencing (NGS) si avvicina 7,11,13,14. Inoltre, con il microscopio microdissezione laser utilizzato, un'elevata purezza dei tipi di cellule isolate è rottainely prodotto 7,11,13,14.

Il genere Boechera è un sistema modello eccellente per studiare i passaggi chiave della riproduzione apomittica. In Boechera, una varietà di diverse adesioni sessuali e apomittici sono stati identificati e può essere utilizzato per analisi comparative 15,16,17. In un confronto di trascrittomi cellule specifiche per il tipo di cellule della linea germinale femminile da Arabidopsis sessuale e apomittica Boechera, abbiamo identificato geni e vie che sono espressi in modo differenziale, individuando così nuovi aspetti dei processi regolamentari che disciplinano Apomixis 7. Inoltre, questo studio ha verificato l'idoneità di LAM per specifico tipo cellulare trascrizionale analisi di tipi di cellule piccole e rare. Abbiamo già usato questo protocollo per l'analisi dei diversi tipi di cellule in una varietà di specie vegetali, ma specie-e modifiche tessuto-specifici al protocollo può essere richiesto in alcuni casi.

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Protocollo

Nota: Questo protocollo descrive la preparazione dei tessuti, laser assistita microdissezione, e l'estrazione di RNA per il profiling trascrizionale. Utilizzare sempre guanti durante tutte le fasi del protocollo. Studiare e prendere in considerazione le norme di sicurezza per ogni sostanza chimica utilizzata. In particolare, tenere a mente che lo xilolo è dannoso e può penetrare i guanti e che il metanolo è tossico. Per tutti gli strumenti utilizzati, consultare manuali d'uso di conseguenza.

1. Rimozione di RNasi attività da cristalleria e altre apparecchiature

  1. Prima dell'uso, avvolgere qualsiasi vetreria in un foglio di alluminio prima della cottura per ~ 8 ore a 180 ° C per assicurare la qualità RNAsi gratuito.
  2. Trattare superfici metalliche (ad esempio, pinzetta) nonché il banco di lavoro e la piastra di riscaldamento con una soluzione adeguata decontaminazione RNAsi. In seguito, lavare le superfici con acqua RNasi-free per rimuovere la soluzione di decontaminazione. Successivamente, pulire le superfici ulteriormente con il 70% EtOH.
  3. Utilizzare tutti plasmateriali di consumo tic (ad esempio, tubi) nuovo di zecca, senza alcun pre-trattamento. Se disponibile, utilizzare materiali di consumo di plastica che sono certificati da RNasi libero.

2. Tissue Fissazione

  1. Preparare 10 ml di fissativo del contadino (3: 1; v / v di etanolo: acido acetico) in una provetta da 15 ml fresco su ghiaccio. (Sempre preparare fissativo del contadino fresco prima dell'uso). In alternativa, l'etanolo non reticolazione fissativo: acido acetico (5: 1; v / v) può essere utilizzato 18.
  2. Utilizzare un bel paio di pinzette per raccogliere gemme nella fase di sviluppo di interesse. Immediatamente immergere orecchie nel fissativo ghiacciata. Utilizzare 10 ml di fissativo per la fissazione del ~ 20 boccioli o fiori da Arabidopsis o Boechera. Nota: Quando si utilizza specie vegetali con fiori più grandi si raccomanda di sezionare i fiori con una lametta per generare piccoli pezzi prima della fissazione.
    1. Al fine di ottenere gametofiti maturi, evirare i 2 - 3 grandi boccioli di fiori, il inflorescence 2 giorni prima del raccolto.
  3. Riempire il fondo di un essiccatore con ghiaccio. Aprire le provette contenenti i campioni, ad esempio, fiori, e disporli sul ghiaccio, sia mettendoli direttamente nel ghiaccio in un modo che non possano cadere o utilizzando un supporto adeguato. Vuoto infiltrarsi per 15 minuti prima del rilascio del vuoto.
    1. Ripetere la infiltrazione sotto vuoto una volta per 15 min.
  4. Rilasciare la notte del vuoto e conservare (~ 12 ore) su ghiaccio. Coprire il secchio ghiaccio con un foglio di coperchio o di alluminio e memorizzare il secchio in una camera C 4 ° o in frigorifero per impedire al ghiaccio di scongelamento. Nota: Prolungare il tempo di fissazione non è raccomandato.

3. Tessuto Embedding, sottile sezionamento, e Montaggio su diapositive per LAM

  1. Tissue incorporamento.
    1. Sostituire il fissativo al 70% di etanolo a base di etanolo puro e acqua libera RNAsi. Lasciare i campioni in ghiaccio fino al procedimento. Inizia embeggiunta dei campioni nello stesso giorno. Nel caso in cui nessuna macchina tissue-trattamento è disponibile, procedere alla incorporamento manuale come descritto altrove 9,11 e continuare con il passo 3.1.11.
    2. trasferire delicatamente i campioni di tessuto cassette embedding con un paio di pinzette. Saldamente chiudere le cassette. PUNTO CRITICO: Evitare l'essiccazione anche parziale del campione durante questa fase. Evitare di schiacciare dei campioni con le pinzette.
      Nota: per etichettare le cassette una matita deve essere utilizzato, idealmente scrivendo sulla superficie inclinata del cassetto.
    3. Conservare la cassetta incorporamento caricato con i germogli o fiori in etanolo al 70% fino a che tutto il materiale viene trasferito cassette e la macchina incorporamento può essere caricato. A questo scopo, utilizzare un trogolo di vetro colorazione riempito con il 70% di etanolo.
    4. Rimuovere il cestello del processore tessuti dalla storta della macchina e trasferire le cassette di incorporamento a canestro con le superfici inclinate verso la parte superiore e nella stessa direzione. CRIFASE TICAL: Eseguire questo rapidamente per evitare l'asciugatura dei tessuti. Se l'elaborazione di molte cassette incorporamento in una sola volta, posizionare il cestello in un apposito RNasi libero contenitore riempito con il 70% di etanolo prima di caricare i campioni.
    5. Mettere il coperchio sul cestello e mettere il cestello nella storta. Chiudere la storta.
      Nota: Il processore tessuto disidrata automaticamente i campioni, cambia il solvente xilolo, e fa l'infiltrazione con paraffina fusa. Tipicamente, questo viene fatto durante la notte.
    6. Avviare il programma del processore tessuti. impostazioni standard consigliate sono 1 hr 70% EtOH, tre volte 1 hr 90% EtOH, tre volte 1 hr 100% EtOH, due volte 1 hr 100% Xylol, una volta 1 ora e 15 min 100% xilolo a temperatura ambiente, seguita da infiltrazione paraffina due volte per 1 ora e una volta per 3 ore a 56 ° C 11.
      Nota: per garantire che la stazione di blocco è pronto con la cera fusa, accendere la macchina diverse ore prima di iniziare outilizzare la funzione timer per selezionare il tempo approssimativo di partenza.
      Nota: Nel caso il tessuto non può essere elaborato subito dopo, tempi di incubazione più lunghi in cera di paraffina a 56 ° C sono possibile invece di 3 ore a 56 ° C. Fare riferimento al manuale d'uso dello strumento. In genere, le cassette con i tessuti rimarranno automaticamente in cera fusa fino a quando è stato approvato il comando "vuoto storta". Se la cera non è sciolto quando si avvia il processore tessuti, la storta viene riempita con il 70% di etanolo e il programma resta in attesa fino pronto per iniziare.
    7. Svuotare storta e trasferire immediatamente i campioni ad un bagno di paraffina a 56 ° C in una stazione di bloccaggio. Rimuovere il coperchio dal cestello e coprire il bagno di paraffina della stazione di blocco con il suo coperchio.
    8. Pile come molti vassoi bilanciamento fresche sulla superficie della stazione di blocco riscaldata a 56 ° C in quanto vi sono cassette nel cestello.
      Nota: un pennarello indelebile etanolo-resistenti può essere utilizzatod etichettare fondo dei vassoi di bilanciamento. marcatori permanenti Acetone-resistenti non sono raccomandati.
    9. Utilizzando la stazione di blocco, riempire un vassoio di plastica di bilanciamento fresca pre-riscaldato con paraffina fusa a 56 ° C. Sollevare il coperchio del bagno di paraffina, prelevare una cassetta solo alla volta e trasferire i campioni dalle cassette alla cera di paraffina liquida a 56 ° C nel vassoio bilanciamento usando un paio di pinzette.
      PUNTO CRITICO: Evitare l'indurimento della cera che circonda il campione durante la manipolazione della cassetta lavorando rapidamente.
      1. Posizionare tutti i campioni in base alle esigenze utilizzando un ago di preparazione prima dell'indurimento della cera. Tipicamente, molti fiori sono disposti in un vassoio bilanciamento distanziati individualmente circa 1 cm in ogni direzione.
      2. Ripetere il punto 3.1.9 fino a quando tutti i campioni vengono trasferiti.
    10. Posizionare il cestello al processore tessuti e pulire la risposta utilizzando un apposito programma (consultare il manuale).
    11. Spegnere il processore dei tessuti e la stazione di blocco. Continuare con il passaggio 3.1.13.
    12. Nel caso in cui nessuna macchina infiltrazione in tessuti e nessuna stazione incorporamento è disponibile, utilizzare un forno di riscaldamento per sciogliere la cera di paraffina a 56 ° C. In panchina, riempire la cera fusa in vassoi di bilanciamento plastica, trasferire i campioni alla cera e utilizzare aghi preparazione per posizionare i campioni.
    13. Lasciare la cera di paraffina per indurire a temperatura ambiente per ~ 1 - 3 ore prima di memorizzare i campioni a 4 ° C. I campioni possono essere successivamente elaborati fresco o conservati fino a diversi mesi.
  2. Preparazione di sezioni sottili e scivoli per LAM.
    1. Su un tavolo luce che illumina il blocco di cera dal basso, rimuovere la paraffina con i campioni dai vassoi di plastica circostanti. Sezionare un blocco di cera quadrato che contiene il tessuto, per esempio., Un bocciolo o un fiore, con una lama di rasoio libera RNAsi. A questo scopo, orientare sempre i campioni verso la parte superiore del blocco di cera (vedi anche Figura 1).
      1. Preparare blocchi di cera di tutti i campioni che devono essere utilizzati per LAM alla volta.
    2. Montare i blocchi per elaborare embedding cassette riempite di paraffina indurita: sciogliere un piccolo pezzo o goccia di paraffina sulla punta di una spatola appropriato utilizzando una lampada etanolo e utilizzare la cera calda per fissare il blocco sul supporto (con i tessuti incorporati in cima).
      1. Lasciare che la cera per indurire per almeno 20 minuti a 4 ° C.
    3. Rimuovere la cera surplus circonda il campione con una lama di rasoio sul tavolo luminoso. Assicurarsi di mantenere una superficie quadrata con bordi paralleli (vedi Figura 1).
    4. Impostare la piastra riscaldante a 42 ° C.
    5. Sicura montare i campioni al microtomo e preparare 6 - 10 sezioni micron di spessore. Fare riferimento alle istruzioni del produttore per l'utilizzo del microtomo. Nota: Mentre le sezioni più sottili spesso dare una migliore risoluzione strutturale, maggiore quantità di RNA di highequalità r può essere ottenuta con sezioni più spesse. Per le cellule del Boechera maturano gametofiti usiamo 7 micron come predefinito. Muoversi piuttosto lentamente con i campioni sopra il coltello microtomo si traduce spesso in una migliore istologia.
    6. Trasferire sempre i nastri paraffina ad una lunghezza di circa 10 - 15 cm in una scatola di plastica con un cartoncino nero sul fondo prima posizionandoli in diapositive LAM.
    7. Se possibile, pre-selezionare le parti delle strisce di paraffina contenenti le cellulo o di tessuti tipi di interesse, ad esempio, ovuli, sotto una dissezione-scope e scartare il resto.
  3. Preparazione delle diapositive per LAM.
    1. Posizionare la quantità necessaria di guide metalliche cornice (tipicamente 5 - 10) con la superficie piana superiore sulla piastra riscaldante.
    2. Pipetta ~ 1 - 2 ml di RNasi acqua libera sulla parte in plastica della diapositiva. Utilizzando una lama di rasoio, tagliare i nastri di paraffina in brevi pezzi di circa 4 - 5 cm abbastanza a lungo per attraversare le finestre di plastica. USE un paio di pinzette e un ago di preparazione per posizionare idealmente le strisce paraffina paralleli tra loro sulle finestre di plastica delle diapositive. Sollevare delicatamente il vetrino ad una estremità per rimuovere l'acqua e posizionare le diapositive.
      1. In alternativa, posizionare la piastra di riscaldamento sotto una cappa chimica. Applicare una piccola quantità di metanolo per la parte in plastica della slitta appena sufficiente a bagnare la superficie (questo può causare una leggera ondulazione delle diapositive). Mettere le strisce di paraffina sulle diapositive.
        Nota: Per motivi di tossicità, evitare l'uso di metanolo, se possibile. Tuttavia, l'uso di metanolo in questa fase non migliora la qualità dell'RNA nel caso la qualità ottenuta montando su acqua non è sufficiente. Vale la pena testare queste alternative all'inizio di un nuovo progetto, come la qualità dell'RNA ottenuto varia con il tipo cellulare e specie in esame.
    3. Essiccare i vetrini overnight sulla piastra riscaldante a 42 ° C per ~ 12 ore. Coprire la piastra di riscaldamento conun coperchio di plastica che non tocca le diapositive. Assicurarsi che il coperchio di plastica non impedisce il ricambio d'aria. A questo scopo il coperchio può essere posizionato su scatole pipette o simili da sollevare.
      1. In alternativa, ridurre il tempo di essiccazione per un minimo di due ore o fino a quando il tessuto appare completamente asciutte. La riduzione del tempo da affettare alla raccolta può migliorare la qualità dell'RNA.
    4. Sotto una cappa chimica, de-la cera le slitte 2 volte per 10 min in xilolo secondo adeguati portavetrini. Assicurarsi per immergere completamente la parte in plastica di ogni diapositiva solo, ma per consentire la rimozione della slitta toccando l'estremità più ampia del telaio metallico che viene mantenuta asciutta.
    5. Lasciare i vetrini si asciughino per ~ 10 minuti sotto il cofano chimica prima di LAM.
      I vetrini non immediatamente elaborati possono essere reimmessi sul piastra riscaldante a 42 ° C con il tessuto rivolto verso l'alto fino a qualche ora. Questo consentirà di evitare l'umidità da compromettere la qualità dell'RNA fino al procedimento.

4. microdissezione laser assistita (LAM)

Nota: La procedura per LAM varierà con lo strumento utilizzato. Alcuni dettagli di questo protocollo sono adattati ad uno strumento specifico e la tecnologia di raccolta dei campioni su un facendo uso tappo di forze elettrostatiche. Inoltre, i dettagli possono variare anche tra le diverse versioni del software. Si prega di fare riferimento alle istruzioni del produttore e manuali utente per una descrizione dettagliata e istruzioni specifiche su strumenti e software.

  1. Accendere i dispositivi per la LAM (computer, microscopio, scatola di controllo laser).
  2. Avviare il programma di sterzo al microscopio e al laser.
  3. Accendere il laser premendo il tasto corrispondente sul quadro di comando.
  4. Inserire un tappo (0,5 ml, senza diffusore) nel supporto tappo e posizionarlo nello strumento.
  5. Sostenere il vetrino LAM con un vetrino per microscopia. Assicurarsi che la superficie piana della slitta con iltessuto allegato si affaccia sul vetrino.
  6. Posizionare il vetrino nello strumento con il vetrino sotto.
  7. Selezionare l'obiettivo 4X. Nel programma, selezionare per spostare il tappo in posizione "up" e procedere a fare una scansione del vetrino.
  8. Ricerca tra la slitta e identificare le strutture di interesse. Individuare e salvare le loro posizioni sul vetrino per poter tornare nella posizione esatta per la fase di taglio.
  9. Selezionare l'obiettivo appropriata (ad esempio 40X o 60X).
  10. Se necessario, regolare la velocità del laser, messa a fuoco, e la potenza del laser, e anche calibrare il movimento scenico facendo riferimento al manuale d'uso dello strumento. Una volta che un account è impostato per il tessuto specifico di interesse, le impostazioni possono essere riutilizzati.
  11. Verifica posizione del laser da un solo colpo premendo il tasto "tiro laser" del programma, idealmente in una parte della membrana, senza tessuto.
    1. Se necessario, calibrare la posizione del laser seguendo thle istruzioni del produttore e per lo strumento.
  12. Verificare la calibrazione dell'obiettivo spostando una struttura ovvia a tutti i quattro angoli della finestra software sul monitor, mantenendo premuto il tasto destro del mouse. Verificare che la posizione della mano rispetto alla struttura evidente è la stessa in tutti i quattro angoli. In caso contrario, calibrare gli obiettivi seguenti manuale del software.
  13. Con il tappo in posizione di 'down', utilizzare lo strumento 'mano-pen' per segnare i confini del tipo di cellula o tessuto di interesse, ad esempio, la cellula uovo. Sezionare la cella di interesse con il laser premendo 'tagliare'. Nota: Spesso, sezionamento deve essere ripetuta se il bordo intorno alla cella non era del tutto sezionato in una sola volta. In questo caso, si raccomanda di impostare il software per effettuare automaticamente due ripetizioni della sezione come standard.
  14. Sollevare il tappo e passare alla successiva posizione salvata con la struttura di interesse. Ripetere il punto 4.13della procedura di sezionare sezioni cella successiva fino a quando tutte le cellule di interesse da una diapositiva sono raccolti. Assicurarsi che il tappo è posizionato in modo che la nuova sezione attacca ad una posizione vuota sul tappo.
    Nota: Si raccomanda di isolare pezzi più grandi di tessuti (per esempio, le sezioni di fiori intere o parti di esso) di ogni diapositiva dopo l'isolamento delle sezioni singola cellula su un tappo di fresco. Questi possono essere usati per il controllo qualità dell'RNA.
  15. Rimuovere il vetrino e continuare con la diapositiva successiva ripetendo i passaggi 4,4-4,9 e 4,13-4,14.
  16. Ripetere il passaggio 4.15 e passaggi relativi fino a quando i tipi di cellule di interesse da tutti i vetrini sono stati isolati. Nota: Non è raccomandato di raccogliere per più di ~ 4-5 ore sulla stessa tappo.
  17. Visivamente la superficie tappo dopo LAM di escludere contaminazioni non specifici del campione. Mentre i tessuti non-sezionato sono protette con la pellicola, la polvere può aderire alla superficie a causa di adesione elettrostatica.
    1. To controllare visivamente il tappo, rimuovere il vetrino dallo strumento. Posizionare il supporto tappo nella posizione di 'down' e ispezionare la superficie con l'obiettivo 4X.
    2. Nel caso in cui piccoli pezzi di polvere sono visibili, rimuoverli con un piccolo (2 ml) punta della pipetta. In alternativa, montare il vetrino sullo strumento, posizionare il cappuccio su una parte libera della slitta (non tessuti), e distruggere completamente la contaminazione con il laser.
  18. Chiudere tappi e congelare sezioni secco a -80 ° C fino a nuovo uso. Se necessario, i campioni possono essere conservati fino a diverse settimane. Tuttavia, procedendo rapidamente a questa fase è raccomandato.

5. RNA Isolamento e Controllo Qualità

Nota: RNA può essere isolato mediante qualsiasi metodo adatto per piccole quantità di RNA. In questo protocollo l'uso di un kit di isolamento di RNA specificato per piccole quantità di RNA è descritto. Seguire le istruzioni del produttore.

  1. Utilizzare i tubi con il campione attaccato allail tappo direttamente o dopo la rimozione da -80 ° C.
    1. Aprire i tubi e pipetta accuratamente 11 ml di tampone di estrazione alla parete di ogni tubo con puntali con filtro. Cambiare punte tra i campioni.
    2. Chiudere il coperchio e agitare il tampone di estrazione verso il tappo della provetta.
    3. Collocare le provette con il tappo verso il basso in un forno di riscaldamento preriscaldato a 42 ° C. Incubare per 30 minuti seguendo le istruzioni del produttore.
  2. Seguire le istruzioni del produttore per la preparazione colonna e raccogliendo l'estratto al fondo delle provette.
    1. Se il materiale da più di un tappo deve essere combinati in un unico campione, procedere con passaggi 5.1.1 - 5.1.2 singolarmente per ogni tubo / cap.
    2. In seguito, in comune gli estratti di un campione in una provetta e misurare la quantità di estratto in pool con una pipetta prima dell'aggiunta di una quantità equivalente di EtOH (vedi le istruzioni del produttore).
    3. Assicurarsi che la quantità di EtOH aggiunto prima di caricare la colonna è pari al volume dell'estratto pool.
    4. Dopo RNA precipitazione con EtOH, procedere rapidamente al caricamento delle colonne seguenti istruzioni del produttore. Continuare il protocollo con la fase di centrifugazione 100 x g.
    5. Dopo il contenuto di ciascuna provetta di raccolta sono stati passati attraverso la colonna, effettuare una fase di centrifugazione 16.000 xg per 30 secondi per rimuovere istruzioni flow-through seguente costruttore.
    6. Continuare con l'estrazione di RNA e la purificazione seguendo le istruzioni del produttore.
    7. Dopo il caricamento del tampone di eluizione a colonna che la colonna incubare per 1 min. Continuare a caricare i tubi nella centrifuga seguendo le istruzioni riportate le istruzioni del produttore. Nota: Un passo centrifugazione supplementare per 1 min a 100 xg prima eluizione come indicato nel protocollo può aumentare l'efficienza di eluizione.
  3. Estrarre l'RNA dal CONTRols (sezioni di tessuto più grandi) per il controllo qualità dell'RNA seguenti operazioni 5.1 a 5.2.7 del presente protocollo.
  4. Per RNA carico il controllo di qualità 1 ml di RNA totale diluito di ciascun campione di controllo sul Bioanalyzer utilizzando un RNA Pico Chip seguendo le istruzioni del produttore.
    Nota: L'RNA estratto può essere utilizzato per l'amplificazione lineare e analisi del trascrittoma utilizzando microarrays o RNA-Seq 7,11,13,14. Idealmente, il controllo di qualità dovrebbe indicare un RNA Integrity Number (RIN) di almeno 7. Un numero di fornitori fornire kit adatti per l'amplificazione, esempi adatti sono riportati nella 9.

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Risultati

Preparazione del campione e LAM sono fatte in fasi consecutive

Un certo numero di passi consecutivi sono necessari per preparare RNA per l'analisi trascrizionale di tipi cellulari selezionati da LAM (Figura 1). Questo inizia con la raccolta dei fiori e la fissazione immediata per garantire che la popolazione RNA rimane invariato dopo la raccolta. Il tessuto è inserito, sezionato, e montate...

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Discussione

Il protocollo è adatto a diversi tipi di tessuto cellulare e

LAM combinato con trascrittoma analisi per microarrays o RNA-Seq è un valido strumento per acquisire conoscenze in modelli specifici di attività dei geni che regolano i processi di sviluppo o fisiologici 7-11,13,14. Tuttavia, l'idoneità di questo metodo per un dato tipo di cellula dipende criticamente sui problemi strutturali. La cella deve essere chiaramente visibili e senza ambiguità identificabile...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Ringraziamo Timothy F. Sharbel (IPK Gatersleben) per aver fornito i semi di Boechera divaricarpa e Sharon Kessler (Università dell'Oklahoma) per la lettura critica e la correzione di bozze. Il lavoro sull'analisi del trascrittoma tipo di cellula specifica per studiare lo sviluppo dei gametofiti e l'apomissi nel laboratorio dell'UG è sostenuto dall'Università di Zurigo, da una borsa di studio della "Deutsche Forschungsgemeinschaft" e dal progetto Marie Curie IDEAGENA to AS, da sovvenzioni della "Staatssekretariat für Bildung und Forschung" nell'ambito dell'azione COST FA0903 (a UG e AS) e dalla Fondazione nazionale svizzera (a UG).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
EtanoloVWR1.009.861.000assoluto EMPROVE Ph Eur,BP,USP
15 ml provette da centrifuga falconVWR62406-200
2100 BioanalizzatoreAgilentG2939AA
acido aceticoApplichemA3686,2500100% grado di biologia molecolare
Ambion Tecnologie per la vita in acqua prive di nucleasiAM9932
ASP200 SLeica14048043624processatore di tessuti 
cartonepuò essere acquistato nelle cartiere speciali
: guide per telai prive di DNA e RNAsi MicroDissect GmbH1, 4 &; m membrana in PET; può essere acquistato anche da Leica
Dumond ForcipeActimed0208-5SPSF-PS
essiccatore per lampada
Sigma-AldrichZ354074-1EANalgene Vaccuum Dessicator o apparecchiature simili
punte per filtri 10  µ lAxon Lab AG AL60010può essere sostituito da punte simili
Punte filtranti 1.000  µ lAxon Lab AG AL60010può essere sostituito da puntali simili
puntali con filtro 20  µ lAxon Lab AG AL60020può essere sostituito da punte simili
Punte con filtro 200  µ lAxon Lab AGAL60200può essere sostituito da punte simili
pinze di precisioneVWE232-1221
supporto per vetriniin vetro Huber & Co.AG10.0540.01Fä rbekä melletto
per colorazione in vetroHellendahl Huber & Co.AG10.0570.01Fä rbekasten
Modulo di inclusione in paraffina riscaldata LeicaLeicaEG 1150 Hstazione di blocco, dispositivi simili sono adatti
Tavolo di riscaldamento e asciugaturaMedax15501altri modelli e/o fornitori sono adatti
secchiello per il ghiaccioVWR secchiello per il ghiaccio con coperchio 10146-184secchi simili ugualmente adatto
tavolo luminosoUVP An Analytical Jena CompanyTW-26 transluminatore a luce bianca
vetrino per microscopioThermo Scientific10143562CEcon bordi tagliati
Thermo ScientificFEAHS35lama per microtomo S35 monouso
MMI Cell Cut Plus InstrumentMMI (Molecular Machines and Industries)
Provette per microfuge antiaderenti e prive di RNAsi, 2 mldi tecnologie per la vitaAM12475
Paraplast X-TRARothX882.2per istologia
PicoPure RNA Isolation Kitlife technologiesKIT0204Arcturus PicoPure RNA Isolation Kit
vassoi di bilanciamento in plasticaSemadeni AG2513
scatola di plasticaSemadeni AG2971Plastikdose PS
coperchio in plastica per piastraago per preparazione fatta in casa
VWR631-7159
Kit RNA 6000 PicoAgilent5067-1513
Provette per microfughe prive di RNAsi Tecnologiela vitaAM12400
AM9780
Microtomo rotante semiautomatico IRM2245sono ugualmente adatti
Cassette per schermi Tissue Loc HistoThermo ScientificC-1000_AQsono adatte cassette simili di altri fornitori
Tubi con coperchio adesivo, senza diffusore 500 &; l MMI (Molecular Machines and Industries)50204
Xylol (Isomere) ROTIPURANVWR4436.2min. 99%, p.a., ACS, ISO SP
process embedding cassette Leica14039440000Leica Jet Cassette I senza coperchio
Universal OvenMemmertUF55altri modelli e/o fornitori sono adatti
il nero a etanolo lama per microtomo riscaldante per RNAse ZAP Decontaminazione Soluzioni per la durata Tecnologie dispositivi simili Leica

Riferimenti

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  4. Vielle-Calzada, J. P., Crane, C., Stelly, D. M. Apomixis - the asexual revolution. Science. 274, 1322-1323 (1996).
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  8. Okada, T., et al. Enlarging cells initiating apomixis in Hieractium praealtum transition to an embryo sac program prior to entering mitosis. Plant Physiol. 163, 216-231 (2013).
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  13. Schmidt, A., Wuest, S. E., Vijverberg, K., Baroux, C., Kleen, D., Grossniklaus, U. Transcriptome analysis of the Arabidopsis megaspore mother cell uncovers the importance of RNA helicases for plant germ line development. PLOS BIOL. 9, e1001155(2011).
  14. Schmid, M. W., Schmidt, A., Klostermeier, U. C., Barann, M., Rosenstiel, P., Grossniklaus, U. A powerful method for transcriptional profiling of specific cell types in eukaryotes: laser-assisted microdissection and RNA sequencing. PLOS ONE. 7, e29685(2012).
  15. Mau, M., et al. Hybrid apomicts trapped in the ecological niches of their sexual ancestors. Proc Natl Acad Sci.U S A. 112 (18), 2357-2365 (2015).
  16. Aliyu, O. M., Seifert, M., Corral, J. M., Fuchs, J., Sharbel, T. F. Copy number variation in transcriptionally active regions of sexual and apomictic Boechera. demonstrates independently derived apomictic lineages. Plant Cell. 25 (10), 3808-3823 (2013).
  17. Corral, J. M., et al. A conserved apomixis-specific polymorphism is correlated with exclusive exonuclease expression in premeiotic ovules of apomictic boechera species. Plant Physiol. 163 (4), 1660-1672 (2013).
  18. Deeken, R., Ache, P., Kajahn, I., Klinkenberg, J., Bringmann, G., Hedrich, R. Identification of Arabidopsis thaliana. phloem RNAs provides a search criterion for phloem-based transcripts hidden in complex datasets of microarray experiments. Plant J. 55, 746-775 (2008).
  19. Schmid, M. W. Genome Scale Quantitative Biology in Arabidopsis thaliana. , University of Zürich. PhD Thesis 40-104 (2015).

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