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Research Article
Regina T. Martuscello1, Elan D. Louis2,3,4, Phyllis L. Faust1
1Department of Pathology and Cell Biology,Columbia University, 2Division of Movement Disorders, Department of Neurology,Yale University, 3Department of Chronic Disease Epidemiology, Yale School of Public Health,Yale University, 4Center for Neuroepidemiology and Clinical Neurological Research, Yale School of Medicine,Yale University
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
このプロトコルは、視覚化し、キャプチャ レーザーマイクロダイ死後人間小脳から新鮮凍結組織におけるプルキンエ細胞を分離する染色無料のアプローチを使用します。このプロトコルの目的は、RNA 配列のため質の高い RNA の十分な量を生成することです。
レーザー キャプチャ レーザーマイクロダイ セクション (LCM) は、細胞診および/または表現型に関連する細胞または異種組織からの領域のコレクションでは、有利なツールです。さまざまな蛋白質のための分子方法でキャプチャされた製品を使用できます DNA または RNA の分離。しかし、死後の人間の脳組織からの RNA の保全は特に挑戦的です。LCM の標準的な可視化技術、組織学的またはさらに免疫組織化学的染色手順 RNA を低下します。したがって、LCM の死後ひと脳組織の RNA の整合性を維持する目的で可視化のためステンレスのプロトコルを設計しました。小脳のプルキンエ細胞は、ステンレスの可視化, その大きさと特徴的な場所のための良い候補です。小脳皮質には、細胞密度、高倍率顕微鏡を識別する良い原型を作るそれらの異なる個別の層があります。プルキンエ細胞は大型ニューロンの小型ニューロンの特性の密度の高い携帯電話ネットワークは、顆粒細胞の層と細胞体の中に疎である分子の層の間に位置しています。このアーキテクチャのためステンレスの可視化の使用は可能です。この表現型を模倣する他の臓器や細胞システムは、適当でしょう。ステンレスのプロトコルはエタノールで新鮮凍結組織を固定し、高倍率光学顕微鏡形態学的可視化改善のためキシレンと脂質を除去する設計されています。このプロトコルは、他の固定方法については考慮しませんし、uv (紫外線) を使用してキャプチャした新鮮凍結組織サンプルは専用-LCM システム。ここでは、断面および後続の RNA 配列の RNA の品質を維持しながら UV LCM のプルキンエ細胞から新鮮な冷凍死後ひと小脳組織との RNA の浄化を修正する完全なプロトコルを提案する.私たちの手でこのプロトコルは染色試薬を必要とせず細胞可視化の例外的なレベルを生成し、転写プロファイリング実験に必要な高い RNA 整合性数字 (≥8) で RNA が得られます。
レーザー キャプチャ レーザーマイクロダイ セクション (LCM) は、その後分子駆動評価の病理組織学的に関連する細胞の分離を可能にする貴重な研究ツールです。これら異種組織標本の病理組織学的および臨床的データとの相関分子生物学的解析の使用は、生物学的研究1の並進運動の意義を評価する際に必要なステップです。RNA による遺伝子発現データを解析するとき凍結するティッシュ セクションの使用それは RNA の優れた品質のことができますようお勧めと同様数量2を最大化します。それが RNA シーケンス3から意味のあるデータに不可欠な高品質・ RNA 量も確立されています。ただし、最小公倍数の新鮮な冷凍事後組織からの RNA を使用している場合 RNA の劣化は大きな課題が、それが死亡時にすぐに発生してその程度は組織コレクション メソッド4,5 に関連するさまざまな要因によって仲介されます。.さらに、RNA の劣化が悪化する染色技術組織の詳細や細胞の識別を認識する必要がある場合。染色技術、ヘマトキシリン ・ エオシン、ニッスル染色などで専門的な蛍光抗体法および免疫組織化学周囲の間質から細胞の鑑別に有用が RNA を低下し、転写産物発現の変更が示されています。プロファイル6。したがって、当研究室では、死後人間の小脳のプルキンエ細胞の LCM 分離後の RNA シーケンスのため RNA を維持するために特別に設計されたステンレス プロトコルを作成しています。
LCM の新鮮凍結するティッシュを処理固定方法は必ず RNA と組織の両方の整合性を影響することができます。ホルマリン固定は形態学的保全のための標準が、架橋する原因かもしれない RNA のフラグメントし RNA 増幅7を妨げます。架橋1を誘発しない凝固定着剤として、エタノールの固定は RNA の隔離のためのより良い代替手段です。組織形態の可視化を高めるためには、キシレンは、最良の選択では、それは組織からの脂質を削除します。しかし、組織が乾燥し、レーザー キャプチャ7脆性の原因となる組織断片化になる、lcm、キシレンを利用する場合、制限知られています。キシレンはまた、揮発性の毒素と発煙のフードで正しく処理する必要があります。それにもかかわらず、キシレンは8RNA の整合性を維持しながら組織の可視化を高めるために示されています。したがって、我々 のプロトコルは 70% のエタノールの固定のエタノール脱水、キシレン潜伏形態の明快さのために続いて使用中心します。
彼らは、速度、精度、および RNA の品質が異なるに示されている異なったタイプのレーザー ベース レーザーマイクロダイ セクション システムに注意してくださいすることが重要です。赤外線 (IR) レーザーはレーザーマイクロダイ セクションと紫外線 (UV) レーザー マイクロビーム レーザーマイクロダイ セクション システムをキャプチャし、ほぼ同時に登場した8小説 LCM プラットフォームは両方でした。IR LCM システムは組織切片上に直接配置透明熱可塑性フィルムを使用して「コンタクト システム」を採用しています、興味のセル選択してフィルムに付着、集光によって IR レーザーから。また、UV LCM システムは「非接触システム」という集光レーザビームを切り取った細胞や組織興味の地域倒立か正立顕微鏡デザインのいずれかを使用して、2 つの現在利用可能な商用プラットフォームの構成に応じて組織が重力に逆らってカタパルト レーザー誘起圧力波による回収装置に取得または組織がそれぞれ、重力によって収集されます。UV LCM システムの重要な利点には、高速細胞捕捉、非接触アプローチと多く小さいレーザー ビーム直径9によるより正確な解剖汚染無料コレクションが含まれます。このプロトコルは、UV LCM システム用に設計されました、IR LCM システムでテストされていません。いずれかの UV LCM システム設計におけるコレクション キャップに蓄積細胞、観察の使用を高めるとき顕微鏡で細胞の明快さは適していません、セルはコレクション キャップに入ることになります。したがって、組織の可視化を高めるためには、我々 は液体充填コレクション キャップに対して UV LCM システムで可視の観察として設計されている不透明なコレクション キャップの使用をテストしました。液体蒸発され、顕微鏡で働いている間頻繁に交換する必要があります、液体充填コレクション キャップに挑戦することができます。時間には、キャプチャされた組織はすぐに7を溶解する RNA の安定性の重要な要因がようになります。
当研究室は、(ET) 本態性振戦患者の小脳・小脳の関連神経変性疾患の死後神経病理学的変化を研究します。我々 は仮定する私たちをリード ET ケースとプルキンエ細胞の数の減少などのコントロールを区別プルキンエ細胞を中心とした形態学的変化増加樹状回帰とさまざまな軸索の変化を示しているそのプルキンエ細胞の変性は、ET 病態10、11,12,13コアの生物学的機能です。転写プロファイルは細胞退行性変化の基になる分子基盤を探索する多くの神経疾患で使用されています。ただし、脳組織などの異種のサンプルから転写プロファイル効果的低豊富な転写産物の発現をマスクしたり、分子の変更の影響を受ける小集団でのみ発生するの検出を減少させる小脳皮質のプルキンエ細胞などの細胞。例えば、プルキンエ細胞が大幅に劣勢小脳皮質で豊富な顆粒細胞で約 1:3000;したがって、効果的にターゲットへのトランスクリプトームこれらのニューロンの特定の分離が必要です。小脳皮質は、細胞密度とセルのサイズが異なる別個の層で区切られます。この細胞アーキテクチャは、染色試薬の色素添加せず新鮮凍結組織サンプルの可視化に最適です。このプロトコルは、理論的には、同様の特徴的な組織を持つ他の組織型にも適用できる組織。
このプロトコルは、仕事人間死後の小脳プルキンエ細胞の可視化のために特別に設計されました。固定は、赤外線と紫外線の両方 - LCM の目的のための可視化と組織の多くの種類の RNA 保全を染色のため多数のプロトコルが存在します。UV LCM の実験的デザインを考えて、個人はニーズと開始と終了の材料の要件に合わせてプロトコルを調整すべき。ここでは、我々 はトランスクリプトームの高品質 RNA を準備する染色試薬を含む色素を必要とせず死後人間の小脳プルキンエ細胞を可視化するための拡張メソッドを提供するために別の LCM のプロトコルの多くの側面を組み合わせるシーケンス。
このプロトコルで利用される人間のすべてのサンプルは、インフォームド コンセントを得られているし、コロンビア大学とイェール大学で内部審査委員会 (IRB) によって承認されています。
注:このプロトコルの全体取扱指針、厳密な RNA を従う必要があります常に手袋をはめた手が使用、RNase decontaminator ですべての面がきれいに、すべての作業資材、RNA ・ DNA/ヌクレアーゼ フリーという。
1. LCM の開始の前に組織の RNA の整合性をテストします。
注:RNA の品質をテストは、多くの方法で行うことができます。サンプルの代表的な RNA の整合性数 (鈴) を提供するために全体のセクションからの RNA がテストされていることを確認します。
2. LCM をセクショニングを開始する前に準備します。
3. RNase 自由水と高品質のエタノール固定ソリューションを準備します。
注:すべてのソリューションは、すべての実験、新鮮な調理されます。スライド ホルダーの洗浄手順 1.1 から手順が完了したことを確認します。すべてのソリューションは、スライド ホルダーで用意しています。
4. ティッシュ用クライオスタットを準備します。
5. 断面組織
6. 組織/汚れのない可視化を修正
7. オプション-スライドの記憶
8. 融解用スライドを保存
9. レーザー キャプチャはプルキンエ細胞のレーザーマイクロダイ セクション:
注:プロトコルのこのセクションはのみ後続の RNA シーケンスのプルキンエ細胞をキャプチャに関連する詳細を説明します。このセクションでは、ユーザーが UV レーザー キャプチャ顕微鏡および関連ソフトウェアに精通していることを前提としています。
10. RNA コレクション ポスト LCM
このプロトコルは、UV LCM の新鮮な冷凍死後人間の脳組織を準備するための手順を説明します。徹底した仕様と注釈は、精度の高い、新鮮な冷凍脳組織をカットすることは困難することができますクライオスタット切断するため与えられています。考慮すべき最も重要な点は新鮮凍結するティッシュが非常に寒いし、かなりのクライオスタットの暖かい温度に順応するまで時間が必要です。この手順を急がせることができない、どのようにセントラルこの手順は、このプロトコルの成否で誇張できません。組織は、クリオスタットでは適切に準備されませんが、細胞または関心領域を識別するのすべてのそれに続く試みは不可能ではない場合、非常に困難になります。
クライオスタット切片と割り当てられた乾燥時間、組織が LCM の準備ができて。顕微鏡下で組織を視覚化するとき小脳の細胞の層は 5 倍と 10 倍の対物レンズで簡単に表示されます。キシレン (図 1B) のエタノールの固定の後で孵化する組織の代表的なイメージはエタノールの唯一 (図 1A) および組織の固定図 1を示しています。我々 は、様々 なエタノールとキシレン インキュベーション時間を厳格にテスト/両方の温度を修正し、組織を可視化します。組織が十分な長さ、キシレン培養されていない場合、図 1A図 1Bではなく結果のイメージより密接にようになります。暗くなりより良い組織を形づくる細胞層よりキシレン潜伏原因はエタノールだけで。レーザー キャプチャ顕微鏡で切断、40 X 対物レンズがプルキンエ細胞と周囲の組織ではないだけをキャプチャできるようにです。キシレンのインキュベーションは、形態学的画像 (図 1D) エタノールの固定だけで (図 1C) と比較して、高品質を生成します。
私たちの組織の可視化をさらに高めるためには、我々 は不透明なキャップの coverslip 能力をテストしました。その他 UV LCM のプロトコルは、連絡先の組織を溶解する 200-500 μ L 管の液体充填キャップを利用します。液体充填キャップは、組織の可視化、粒状と顕微鏡 (図 2A) 虹色結果のイメージの原因を減らすことができます。組織は柔らかく、フォームでシャープな滑らか組織外観で不透明なキャップ (図 2B) 結果を可視化。特に、不透明キャップ コレクション最大 8 h の交換を必要とせずことができます。低消費電力 (図 2C) と高出力 (図 2D、 E) で切除のプルキンエ細胞の代表的なイメージは、プルキンエ細胞体だけの正確な除去を表示します。参考のため図 2Fに示しますルクソール高速青ヘマトキシリンとエオシン (LH & E) ステンド小脳皮質、小脳の異なる層と分子プルキンエ細胞の配置を具体的にハイライト/層と顆粒細胞層の並置。
このプロトコルの目的は、後続の RNA シーケンスの高品質 RNA を得るためです。六つの異なる事後人間の脳サンプルを経た各 1500-2000 細胞 RNA の抽出のために収集する LCM の 3 日間で私たちのプロトコルをテストしました。顕微鏡で約 6-8 時間は、RNA の抽出の前に前の日 LCM 製品と結合された、500-700 細胞を作り出した。サンプルは、RNA の抽出を受けたし、あった RNAse フリー水 (材料表#14) の 14 μ L で再停止されます。すべての六つのサンプル生産高品質 RNA、RNA の整合性 (厘) の数字 ≥8 で (図 3A ~ F)。この手順により RNA 量 11.5 ng (図 3A)、8.3 ng (図 3B) 13.6 ng (図 3C) 11.5 ng (図 3D) 14.9 ng (図 3E) と 26.9ng (図 3F)。ノートの死後脳のすべてのサンプルが LCM (表 1) の前に RNA の品質のためにテストされたことです。元のサンプルに RNA の劣化がある場合 LCM はさらにその整合性を低下します。

図 1: 小脳層・ プルキンエ細胞可視化キシレン処理します。代表的な画像キシレンとエタノールの固定、脱水。(ML) 分子層と顆粒細胞層 (GCL) が付きます。プルキンエ細胞は矢印が付いています。(A) 5 X キシレンなし小脳層可視化の表現。スケール バー: 10 μ m. (B) 5 X キシレンと小脳層可視化の表現。スケール バー: 10 μ m. (C) 40 X の表現なしキシレン小脳層可視化。スケール バー: 1 μ m。 (D) 40 X はキシレンと小脳層可視化の表現。スケール バー: 1 μ m.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 2: プルキンエ細胞の可視化前に、と後 LCM 。キシレンと 40 X で代表的な画像のエタノールの固定、脱水。ML と GCL のラベルです。プルキンエ細胞は矢印が付いています。 (A) 液体の下で顕微鏡で視覚化いっぱい 40 x キャップ。スケール バー: 1 μ m。 40 X キャップ (B) 不透明] コレクションの下顕微鏡で視覚化。スケール バー: 1 μ m. (C) X 5 ML と GCL の摘出のプルキンエ細胞を示す小脳皮質の可視化。スケール バー: 10 μ m (D) 40 X 描出のプルキンエ細胞切除の前に。スケール バー: 1 μ m (E) 40 X 描出の成功したプルキンエ細胞キャプチャ。スケール バー: 1 μ m. (F) 20 X 代表 LH & E 染色マークの矢印と小脳示すプルキンエ細胞体。スケール バー: 5 μ m.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

図 3: RNA 品質管理バイオアナライザー LCM 結果サンプル. パネルA ~ Fは、代表的な RNA 品質管理情報を表示します。各パネルは、同じ LCM 固定とエタノールとキシレンのみ可視化過程を受けた別のサンプルです。RNA の整合性番号 (厘) がすべて > 8.0。5 以上の収率で代表的な濃度結果の総 RNA の ng。すべてのサンプルは、RNAse フリー水の 14 μ L に溶出しました。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
| サンプル | 鈴 - セクションの準備 | 鈴 - LCM | [RNA] - LCM | PMI-冷凍 |
| A | 9.2 | 8.6 | 822 pg/μ l | 450 分 |
| B | 9.8 | 8 | 598 pg/μ l | 550 分 |
| C | 9.1 | 8.5 | 976 pg/μ l | 455 分 |
| D | 9.8 | 8.2 | 823 pg/μ l | 463 分 |
| E | 9.8 | 9.1 | 1069 pg/μ l | 1139 分 |
| F | 9.6 | 8.3 | 1923 pg/μ l | 1080 分 |
表 1:RNA の整合性の概要. サンプル番号は、図 3に示されたバイオアナライザー結果に対応します。セクションの準備、LCM、質の良いが組織を開始ことを確認する前に実行されます。示されているポスト mortem 間隔と同様、セクションの準備、LCM 厘、LCM からの RNA の濃度から元組織厘ため凍結されます (PMI 冷凍) 組織。
著者が明らかに何もありません。
このプロトコルは、視覚化し、キャプチャ レーザーマイクロダイ死後人間小脳から新鮮凍結組織におけるプルキンエ細胞を分離する染色無料のアプローチを使用します。このプロトコルの目的は、RNA 配列のため質の高い RNA の十分な量を生成することです。
著者は切削しこれらの実験用冷凍人間の脳組織サンプルの博士ジャン ・ ポール Vonsattel と博士エッティ コルテス、ニューヨーク脳バンクを認めると思います。著者は、本態性振戦に継続的な研究のための彼らの脳を気前よく寄付した個人を認めたいと思います。ファウスト博士と博士 Martuscello の継続的な支援とコア研究領域コロンビア大学病理・細胞生物学を認識したいと思います。著者は NIH R01 NS088257 ルイ/ファウストを認識したい) 研究は、このプロジェクトの資金調達のため。LCM 画像を共焦点で行ったし、コロンビア大学、NIH 支えのハーバート ・ アーヴィング総合がんセンターの専門顕微鏡共有リソースを付与 #P30 CA013696 (国立癌研究所)。著者らは、特殊な顕微鏡を用いた彼らの継続的な支援のテレサ Swayne とローラ Munteanu を認めるみたいと思います。
| MembraneSlide NF 1.0 PEN | Zeiss | 415190-9081-000 | 組織用メンブレンスライド。スライドガラスの使用はお勧めしません。 |
| AdhesiveCap 500 Opaque | Zeiss | 415190-9201-000 | 不透明なキャップは、倒立スコープの視覚化を強化するために使用されます |
| RNase Away | Molecular BioProducts | 7005-11 | 他のRNase除染製品も適しています。作業前にすべての表面を清掃するために使用します。 |
| 200 Proof Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | 代替エタノールを使用する場合は、高品質を確保してください。組織固定に必須です。 |
| キシレン(認定ACS) | フィッシャーサイエンティフィック | X5P-1GAL | 代替キシレンを使用する場合は、高品質を確保してください。組織の可視化に必須です。 |
| UltraPure Distilled Water | Invitrogen | 10977-015 | その他のRNA/DNA/ヌクレアーゼフリーウォーターも適しています。エタノール希釈でのみ使用されます。 |
| スライドフィックススライドジャー | エバーグリーン | 240-5440-G8K | どんなスライドホルダー/ジャーも適しています。使用前に清掃する必要があります。セクショニング後の固定に使用されます。 |
| アンチロールプレート、Assy. 70 mm 100 μm | ライカバイオシステムズ | 14041933980 | アンチロールプレートの種類は、クライオスタットの種類とステージ上の取り付け位置によって決まります。すべてのクライオスタットには異なる要件があります。 |
| ジエチルピロカーボネート (DEPC) | Sigma Aldrich | D5758-50mL | DEPC は、どのベンダーからでもかまいません。水処理の指示に従ってください。 |
| キムワイプ | フィッシャーサイエンティフィック | 06-666A | キムワイプは、どのベンダーからでも注文でき、どのサイズでも使用できます。キムワイプは、顕微鏡やクライオスタットの洗浄に使用します。 |
| ティッシュプラス O.C.T. コンパウンド | フィッシャーサイエンティフィック | 23-730-571 | OCTのどのブランドでも構いません。OCTには組織が埋め込まれません。「チャック」に組織を取り付ける |
| Edge-Rite Low-Profile Microtome Blade Thermo | Scientific | 4280L | ブレードの種類は、クライオスタットの種類によって決定されます。すべてのクライオスタットには異なる要件があります。 |
| ライカマイクロシステムズ 3P 25 + 30MM クライオスタットチャック | フィッシャーサイエンティフィック | NC0558768 | チャックのタイプは、クライオスタットのタイプによって決まります。すべてのクライオスタットには異なる要件があります。どちらのサイズも適切です。 |
| RNeasy マイクロキット (50) | Qiagen | 74004 | LCM後のRNA抽出に必要です。不透明なキャップから捕捉された細胞を収集するために不可欠なRLT溶解バッファー。 |
| RNeasy Mini Kit (50) | Qiagen | 74104 | 切片調製のRNA抽出に必要で、LCMの前に開始組織のRNA完全性を試験するために実施されます。 |
| RNaseフリーDNaseセット | Qiagen | 79254 | DNaseは、純粋なRNA集団を可能にするために任意のDNAを除去します。Dnaseが新鮮であることを確認してください。 |
| 2-メルカプトエタノール | Sigma Aldrich | M6250-100ML | 購入量はユーザーの判断で。細胞溶解のためのRLTバッファーへの添加に必要です。RNase活性を防ぎます。 |
| グローブ・サイエンティフィック Lot Certified Graduated Microcentrifuge Tube (2 mL) | Fisher Scientific | 22-010-092 | RNaseフリー、DNaseフリー、ヒトDNAフリー、パイロジェンフリーの2 mLチューブなら何でもOK |