March 26th, 2018
ゲル seq の両方 DNA と RNA-seq 単純なハイドロゲル デバイスを用いた 100-1000 細胞からごくわずかな追加コストでライブラリを同時に準備することも可能。 にします。対ライブラリを生成する生物のプロトコルと同様に、デバイス作製のための詳細なアプローチを提案する.
この実験の全体的な目標は、サンプルを任意の時点で分割することなく、細胞の小さな集団のDNAとRNAの両方から次世代のシーケンシングライブラリを生成することです。この方法は、遺伝子の発現におけるDNAの構造的変異を研究するための新しいアプローチを研究者に提供します。私たちが最初にGel-seqを考案したとき、同じサンプルからDNAとRNAの両方を同時にシーケンシングするためのプロトコルはありませんでした。
幸いなことに、この問題を解決する 3 つのアプローチが公開されています。この技術の主な利点は、ゲノム情報とトランスクリプトーム情報の両方を同じ細胞セットから取得でき、追加コストがほとんどないことです。Gel-seqはもともとアップライトカセットで開発されましたが、このプロトコールは標準的なゲル電気泳動カセットで機能するように適合させることができます。
フィラー、高密度、および低密度の前駆体混合物を3つのチューブで調製します。記載されている順序で試薬を添加し、混合物をボルテックスします。APSまたはTemedのいずれかを時期尚早に追加しないでください。
指示があるまで待ちます。次に、まずキャップに針を挿入して各ゲルモノマー溶液を脱気します。次に、針をハウスバキュームラインに接続し、このアセンブリを超音波浴に浸します。
液体から泡が出なくなるまで約1分待ちます。次に、フィラー前駆体混合物に、TemedとAPSを添加し、短時間ボルテックスします。3分以内に、1mmピペットを使用して、こぼさないように各ゲルカセットに6mmを追加します。
カセットを水平なテーブルに直立させて配置することにより、液体が水平であることを確認します。次に、脱気イオン水でカセットを徐々に補充し、重合混合物と水の混合を最小限に抑えるように注意します。その後、ポリマーを1時間から一晩硬化させます。
ポリマーが硬化したら、ウォーターオーバーレイを捨て、6インチ離れたところから圧縮空気を穏やかに流してゲルの表面を乾燥させます。次に、高密度ゲル前駆体にTemedとAPSを添加し、短時間ボルテックスします。3分以内に、320マイクロリットルを各カセットに移し、カセットを前後に数回揺らしてフィラーゲル層に広げます。
次に、脱イオンおよび脱気水でカセットを補充し、ポリマーを約1時間硬化させます。硬化したら、以前と同様にポリマーを乾燥させます。最後に、低密度ゲル前駆体混合物にTmedとAPSを添加し、ボルテックスします。
次に、残りのカセットにこの混合物をすばやく充填し、硬化が始まる前にゲルコームを挿入します。次に、重合中に吸着する余分な予備前駆体をコームに加えます。硬化後、カセットは使用できるようになります。
RNAをcDNAに変換した後、ゲルを使用して目的の画分を回収します。まず、数ミリリットルのDNA除去製品と糸くずの出ないワイプを使用して、電気泳動チャンバーを徹底的に洗浄します。次に、チャンバーに清潔なゼロポイント5 XTBEを充填し、装置全体を254ナノメートルのUV架橋オーブンに入れ、15分間滅菌します。
次に、Gel-seqカセットを電気泳動チャンバーに挿入し、所定の位置にロックします。次に、ゲルを引き裂かずにゆっくりと上に引っ張って、ジェルコームをゆっくりと取り外します。次に、ピペットを使用してサンプルをロードします。
サンプルをロードするときは、ウェル間の汚染の可能性を最小限に抑えるために、チップをウェルに完全に挿入してください。Gel-seqカセット全体に250ボルトの電界を30分間印加して、gDNAをcDNA/RNAハイブリッドから分離します。ゲルをロード、実行、および収集した後、メスを使用してゲルを高密度層のすぐ下で半分に切断し、フィラーゲルの半分を廃棄します。
次に、カセットに残ったゲルを、掻き取り工具を慎重に使用してそっと剥がします。ゲルドックを使用して分離を確認した後、トランスイルミネーターを使用してバンドを切り出します。gDNAは低密度ゲルの開始点に位置し、cDNAは低密度領域と高密度領域の界面に位置する必要があります。
次に、メスを使用して、gDNAとcDNAを含むゲルの領域を切り取ります。また、ネガティブコントロールレーンから同じセクションを削除します。鈍いピンセットを使用して、ゲルの切片をストリップチューブにそっと移します。
ゲルが壊れた場合は、壊れた破片をすべて見つけてチューブに移します。次に、円を描くように動かしながら、ピペットチップでプレスしながら各ゲルを粉砕します。チップを取り外す前に、gDNAに40マイクロリットルのヌクレアーゼフリー水を追加し、cDNAサンプルに80マイクロリットルを追加します。
次に、チップを慎重に取り外して廃棄します。次に、ストリップチューブを摂氏37度のボルテックスミキサーに固定し、8〜12時間振とうします。したがって、DNAはゲルから逃れます。
振とう後、サンプルを8ミクロンメッシュのフィルタープレートにピペットで移します。次に、プレートを2,600gで5分間回転させて、ゲルフラグメントを濾します。次に、メッシュフィルタープレートをハウジングプレートから持ち上げ、ピペットを使用してゲルフリーのサンプルをプレートから新しい200マイクロリットルストリップチューブに移します。
gDNAを含む各サンプルに、1マイクロリットルのプロテアーゼを加え、ピペットで上下に動かしてよく混合します。次に、サンプルを摂氏50度で15分間インキュベートします。その後、摂氏70度で15分間加熱活性化します。
このヌクレオソームの枯渇ステップは重要です。次に、18ゲージの針を使用して、すべてのサンプルチューブのキャップに穴を開けます。次に、真空分離機を使用してgDNAサンプルを5マイクロリットルに、cDNAサンプルを10マイクロリットルに減
らします。容量が目標を下回った場合は、必要に応じてヌクレアーゼフリーの水を追加します。gDNAおよびcDNA/RNAハイブリッドは、Gel-seqデバイスを使用して物理的に分離しました。ネガティブコントロールでは、界面におけるゲルの自己蛍光は認められません。
DNAラダーは、低密度膜と高密度膜の間の界面に暗いバンドのみを示しており、小さな断片が低密度ゲルを通過できることを明らかにしています。500個のPC3細胞からの生物学的サンプルは、ゲノムDNAとcDNA/RNAハイブリッドの望ましい分離を示しています。低密度膜の上部にある暗いバンドはメガベーススケールのゲノムDNAであり、cDNA/RNAハイブリッドは低密度領域と高密度領域の界面に積み重なっています。
100塩基対未満の小さなフラグメントは、逆転写中にプライマーオリゴヌクレオチドから生成されるオフターゲット生成物であり、予想されます。ライブラリは、500個のPC3細胞または750個のHeLa細胞から作成しました。Gel-seqから生成されたマッチドライブラリーからのフラグメント分布を、標準プロトコルで生成されたマッチアップしないサンプルと比較しました。
ヌクレオチドフラグメントの分布は、どちらの方法でも同様でした。PC3細胞ライブラリーのシーケンシング結果を従来の方法と比較しました。ゲノムワイドなコピー数変異を比較しました。
統計的には、2つの方法は同様の結果を得ました。このビデオを見れば、同じ開始サンプルからDNAとRNAの両方についてペアになった次世代シーケンシングライブラリを生成する方法について十分に理解できるはずです。低入力シーケンシング実験と同様に、クリーンな作業環境を維持することを忘れないことが不可欠です。
滅菌チューブとクリーニンググローブには細心の注意を払う必要があります。これらの予防措置があっても、コンタミネーションが原因で実験が失敗することがあります。重要な点として、ポリアクリルアミドゲルの遍在性と安全性は、製造前駆体が危険な神経毒であることを忘れがちです。
これらの試薬は常にドラフト内で作業し、こぼれたものはすぐに片付けてください。私たちは、研究者が自分の研究室で簡単に導入できるようにGel-seqを設計し、この技術の迅速な採用を促進することを願っています。
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Gel-seqは、サンプル分割なしに少数の細胞集団からDNAとRNAのシーケンシングライブラリを同時に準備することを可能にする新しい方法です。この技術は、DNAの構造的変異と遺伝子発現の関係を研究するための費用対効果の高いアプローチを提供します。
Gel-seq enables simultaneous DNA and RNA library preparation from small cell populations without sample splitting, addressing a key bottleneck in multi-omics discovery workflows. This capability supports target validation by linking genomic structural variations to transcriptional responses in disease-relevant systems, enhancing predictive confidence in early-stage R&D. The method’s compatibility with standard electrophoresis equipment and low input requirements (100–1000 cells) facilitates scalable adoption in preclinical screening and biomarker discovery pipelines.
Gel-seq fits within the early discovery continuum, supporting hypothesis-driven target validation and enabling scalable input into lead identification through multi-omic profiling.