Name: 分解されたFFPE-RNAサンプルのシーケンシングと分析の最適化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 30 s
Description: 学ぶFFPE由来RNAサンプルのシーケンスデータ品質向上法。RNA品質評価とライブラリ調製の最適化により、劣化サンプルからも信頼性の高い遺伝子発現データを取得できます。

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ダニエル・キャリック博士(国立がん研究所がん対策人口科学部門)は、特にこの研究を始め、サンプルを提供し、データ分析中に役立つ提案をしてくれたことに感謝しています。フレデリック国立がん研究研究所のCCRシーケンシング施設のメンバー全員が、サンプル調製とシーケンシング中の支援、特にサンプルQC、オクサナドイツ語の図書館QC、テクサイダーを運営するためのタチアナ・スミルノワの支援に心から感謝します。また、シーケンシング・ファシリティ・バイオインフォマティクス・グループのツァイ・ウェイ・シェンとアシュリー・ウォルトンが、データ分析とRNA-seqパイプラインの実装を支援してくれたことに感謝します。また、RNaseq分析パイプラインおよびベストプラクティス開発に関する支援に対するCCBRおよびNCBRに感謝します。

<ol><li>Carrick, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robustness+of+Next+Generation+Sequencing+on+Older+Formalin-Fixed+Paraffin-Embedded+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Robustness of Next Generation Sequencing on Older Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tissue.</a> PLoS One. 10 (7), 0127353(2015).</li>
<li>Hedegaard, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-generation+sequencing+of+RNA+and+DNA+isolated+from+paired+fresh-frozen+and+formalin-fixed+paraffin-embedded+samples+of+human+cancer+and+normal+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Next-generation sequencing of RNA and DNA isolated from paired fresh-frozen and formalin-fixed paraffin-embedded samples of human cancer and normal tissue.</a> PLoS One. 9 (5), 98187(2014).</li>
<li>Zhang, P., Lehmann, B. D., Shyr, Y., Guo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Utilization+of+Formalin+Fixed-Paraffin-Embedded+Specimens+in+High+Throughput+Genomic+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Genomics%22%5BJournal%5D)">The Utilization of Formalin Fixed-Paraffin-Embedded Specimens in High Throughput Genomic Studies.</a> International Journal of Genomics. 2017, 1926304(2017).</li>
<li>Srinivasan, M., Sedmak, D., Jewell, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+fixatives+and+tissue+processing+on+the+content+and+integrity+of+nucleic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Pathology%22%5BJournal%5D)">Effect of fixatives and tissue processing on the content and integrity of nucleic acids.</a> American Journal of Pathology. 161 (6), 1961-1971 (2002).</li>
<li>von Ahlfen, S., Missel, A., Bendrat, K., Schlumpberger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determinants+of+RNA+quality+from+FFPE+samples%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Determinants of RNA quality from FFPE samples.</a> PLoS One. 2 (12), 1261(2007).</li>
<li>Esteve-Codina, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Comparison+of+RNA-Seq+Results+from+Paired+Formalin-Fixed+Paraffin-Embedded+and+Fresh-Frozen+Glioblastoma+Tissue+Samples%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A Comparison of RNA-Seq Results from Paired Formalin-Fixed Paraffin-Embedded and Fresh-Frozen Glioblastoma Tissue Samples.</a> PLoS One. 12 (1), 0170632(2017).</li>
<li>Vukmirovic, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+and+validation+of+differentially+expressed+transcripts+by+RNA-sequencing+of+formalin-fixed%2C+paraffin-embedded+%28FFPE%29+lung+tissue+from+patients+with+Idiopathic+Pulmonary+Fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Pulmonary+Medicine%22%5BJournal%5D)">Identification and validation of differentially expressed transcripts by RNA-sequencing of formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) lung tissue from patients with Idiopathic Pulmonary Fibrosis.</a> BMC Pulmonary Medicine. 17 (1), 15(2017).</li>
<li>Adiconis, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+analysis+of+RNA+sequencing+methods+for+degraded+or+low-input+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Comparative analysis of RNA sequencing methods for degraded or low-input samples.</a> Nature Methods. 10 (7), 623-629 (2013).</li>
<li>Sinicropi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole+transcriptome+RNA-Seq+analysis+of+breast+cancer+recurrence+risk+using+formalin-fixed+paraffin-embedded+tumor+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Whole transcriptome RNA-Seq analysis of breast cancer recurrence risk using formalin-fixed paraffin-embedded tumor tissue.</a> PLoS One. 7 (7), 40092(2012).</li>
<li>Altekruse, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SEER+cancer+registry+biospecimen+research%3A+yesterday+and+tomorrow%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Epidemiology%2C+Biomarkers+%26+Prevention%22%5BJournal%5D)">SEER cancer registry biospecimen research: yesterday and tomorrow.</a> Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 23 (12), 2681-2687 (2014).</li>
<li>Zhao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robustness+of+RNA+sequencing+on+older+formalin-fixed+paraffin-embedded+tissue+from+high-grade+ovarian+serous+adenocarcinomas%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Robustness of RNA sequencing on older formalin-fixed paraffin-embedded tissue from high-grade ovarian serous adenocarcinomas.</a> PLoS One. 14 (5), 0216050(2019).</li>
<li>Amini, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optimised+protocol+for+isolation+of+RNA+from+small+sections+of+laser-capture+microdissected+FFPE+tissue+amenable+for+next-generation+sequencing%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">An optimised protocol for isolation of RNA from small sections of laser-capture microdissected FFPE tissue amenable for next-generation sequencing.</a> BMC Molecular Biology. 18 (1), 22(2017).</li>
<li>Amini, P., Nassiri, S., Ettlin, J., Malbon, A., Markkanen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next-generation+RNA+sequencing+of+FFPE+subsections+reveals+highly+conserved+stromal+reprogramming+between+canine+and+human+mammary+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+and+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">Next-generation RNA sequencing of FFPE subsections reveals highly conserved stromal reprogramming between canine and human mammary carcinoma.</a> Disease Models and Mechanisms. 12 (8), (2019).</li>
<li>Wimmer, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+evaluation+of+RNA+quality%2C+microarray+data+reliability+and+pathway+analysis+in+fresh%2C+fresh+frozen+and+formalin-fixed+paraffin-embedded+tissue+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Systematic evaluation of RNA quality, microarray data reliability and pathway analysis in fresh, fresh frozen and formalin-fixed paraffin-embedded tissue samples.</a> Scientific Reports. 8 (1), 6351(2018).</li>
<li>Babraham Bioinformatics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/">https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/</a> (2019).</li>
<li>Martin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cutadapt+removes+adapter+sequences+from+high-throughput+sequencing+reads%5BTitle%5D)+AND+%22EMBnet.journal%22%5BJournal%5D)">Cutadapt removes adapter sequences from high-throughput sequencing reads.</a> EMBnet.journal. 17 (1), 10-12 (2011).</li>
<li>Bolger, A. M., Lohse, M., Usadel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trimmomatic%3A+a+flexible+trimmer+for+Illumina+sequence+data%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data.</a> Bioinformatics. 30 (15), 2114-2120 (2014).</li>
<li>Babraham Bioinformatics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastq_screen/">https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastq_screen/</a> (2019).</li>
<li>Wood, D. E., Salzberg, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kraken%3A+ultrafast+metagenomic+sequence+classification+using+exact+alignments%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Biology%22%5BJournal%5D)">Kraken: ultrafast metagenomic sequence classification using exact alignments.</a> Genome Biology. 15 (3), 46(2014).</li>
<li>Dobin, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((STAR%3A+ultrafast+universal+RNA-seq+aligner%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">STAR: ultrafast universal RNA-seq aligner.</a> Bioinformatics. 29 (1), 15-21 (2013).</li>
<li>Broad Institute. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://broadinstitute.github.io/picard/">http://broadinstitute.github.io/picard/</a> (2019).</li>
<li>Wang, L., Wang, S., Li, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RSeQC%3A+quality+control+of+RNA-seq+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">RSeQC: quality control of RNA-seq experiments.</a> Bioinformatics. 28 (16), 2184-2185 (2012).</li>
<li>Ewels, P., Magnusson, M., Lundin, S., Kaller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MultiQC%3A+summarize+analysis+results+for+multiple+tools+and+samples+in+a+single+report%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">MultiQC: summarize analysis results for multiple tools and samples in a single report.</a> Bioinformatics. 32 (19), 3047-3048 (2016).</li>
<li>Li, B., Dewey, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RSEM%3A+accurate+transcript+quantification+from+RNA-Seq+data+with+or+without+a+reference+genome%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">RSEM: accurate transcript quantification from RNA-Seq data with or without a reference genome.</a> BMC Bioinformatics. 12, 323(2011).</li>
<li>Son, K., Yu, S., Shin, W., Han, K., Kang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Simple+Guideline+to+Assess+the+Characteristics+of+RNA-Seq+Data%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">A Simple Guideline to Assess the Characteristics of RNA-Seq Data.</a> BioMed Research International. 2018, 2906292(2018).</li>
<li>McCarthy, D. J., Chen, Y., Smyth, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+expression+analysis+of+multifactor+RNA-Seq+experiments+with+respect+to+biological+variation%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Research%22%5BJournal%5D)">Differential expression analysis of multifactor RNA-Seq experiments with respect to biological variation.</a> Nucleic Acids Research. 40 (10), 4288-4297 (2012).</li>
<li>Robinson, M. D., McCarthy, D. J., Smyth, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((edgeR%3A+a+Bioconductor+package+for+differential+expression+analysis+of+digital+gene+expression+data%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">edgeR: a Bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data.</a> Bioinformatics. 26 (1), 139-140 (2010).</li>
<li>Ritchie, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((limma+powers+differential+expression+analyses+for+RNA-sequencing+and+microarray+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Research%22%5BJournal%5D)">limma powers differential expression analyses for RNA-sequencing and microarray studies.</a> Nucleic Acids Research. 43 (7), 47(2015).</li>
<li>Subramanian, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+set+enrichment+analysis%3A+a+knowledge-based+approach+for+interpreting+genome-wide+expression+profiles%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Gene set enrichment analysis: a knowledge-based approach for interpreting genome-wide expression profiles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America U S A. 102 (43), 15545-15550 (2005).</li>
<li>Mootha, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PGC-1alpha-responsive+genes+involved+in+oxidative+phosphorylation+are+coordinately+downregulated+in+human+diabetes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Genetics%22%5BJournal%5D)">PGC-1alpha-responsive genes involved in oxidative phosphorylation are coordinately downregulated in human diabetes.</a> Nature Genetics. 34 (3), 267-273 (2003).</li>
<li>Ashburner, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+ontology%3A+tool+for+the+unification+of+biology.+The+Gene+Ontology+Consortium%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Genetics%22%5BJournal%5D)">Gene ontology: tool for the unification of biology. The Gene Ontology Consortium.</a> Nature Genetics. 25 (1), 25-29 (2000).</li>
<li>Huang da, W., Sherman, B. T., Lempicki, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+and+integrative+analysis+of+large+gene+lists+using+DAVID+bioinformatics+resources%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Systematic and integrative analysis of large gene lists using DAVID bioinformatics resources.</a> Nature Protocols. 4 (1), 44-57 (2009).</li>
<li>Huang da, W., Sherman, B. T., Lempicki, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinformatics+enrichment+tools%3A+paths+toward+the+comprehensive+functional+analysis+of+large+gene+lists%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Research%22%5BJournal%5D)">Bioinformatics enrichment tools: paths toward the comprehensive functional analysis of large gene lists.</a> Nucleic Acids Research. 37 (1), 1-13 (2009).</li>
<li>Evaluating RNA Quality from FFPE Samples. Illumina. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.illumina.com/content/dam/illumina-marketing/documents/products/technotes/evaluating-rna-quality-from-ffpe-samples-technical-note-470-2014-001.pdf">https://www.illumina.com/content/dam/illumina-marketing/documents/products/technotes/evaluating-rna-quality-from-ffpe-samples-technical-note-470-2014-001.pdf</a> (2016).</li>
</ol>

この研究は、国立がん研究所(NCI)、国立衛生研究所(NIH)によって資金提供されました。レイドスバイオメディカルリサーチ社は、NIHが全額出資するフレデリック国立がん研究研究所の運営および技術サポート請負業者です。いくつかの著者(YZ、MM、KT、YL、JS、BT)はレイドスバイオメディカルリサーチ社と提携していますが、著者の給与や研究資料を含む国立がん研究所から全額出資されています。Leidosバイオメディカルリサーチ社は、著者(YZ、MM、KT、YL、JS、BT)または研究のための材料に給与を提供しておらず、研究の設計、データ収集、分析、出版の決定、または原稿の準備に何の役割も持っていませんでした。

ここで説明する方法は、FFPE-RNAサンプルから良好な配列データを得るために必要な主なステップを概説する。この方法で考慮すべき主なポイントは、(1)サンプルの取り扱いおよび凍結および解凍のサイクルを最小限に抑えることによって、抽出後にRNAを可能な限り保存することを確認することです。別々のQCアリコートは非常に便利です。(2) 所定のサンプル・セットに最適な QC メトリックを使用します。RIN 値および DV200は、劣化サンプルの場合には役に立たないことが多く、DV100は所定のサンプル セットの品質を評価するメトリックとなる場合があります。(3) より劣化したサンプルの場合は、高いサンプル入力を使用するのが最適です。入力量が高いほど、最終的なライブラリの多様性が向上し、重複が少なくなり、データ品質が向上します。酵素プロセスに対する高い分解および屈折性のためにFFPE-RNAサンプルのすべてのRNAが使用できるわけではないため、これらの効果は新鮮な凍結RNAと比較してFFPE-RNAでより顕著です。(4) オリゴdTまたは特定の配列をプライマーとして使用するのとは対照的に、逆転写ステップ...

次世代シーケンシングアプローチを利用することで、さまざまな種類のサンプルから豊富な情報を収集することができました。ただし、古くて保存が不十分なサンプルは、一般的に使用されるシーケンスデータの生成方法では動作しないため、確立されたプロトコルを変更する必要が生じることが多い。FFPE,組織は、臨床検体1、2、32に広く利用されてきたこのようなサンプル型を表す。13FFPE保存は組織形態を維持するが、FFPE組織の核酸は通常、広範囲の損傷および分解を示し、様々な障害の根底にある分子メカニズムに関する重要な洞察につながる可能性のあるゲノム情報を取り出すことを困難にする。
RNAシーケンシングによって生成される遺伝子発現データは、疾患や抵抗のメカニズムの研究に役立ち、DNA変異解析を補完することがよくあります。しかし、RNAは分解の影響を受けやすく、FFPE組織から正確な遺伝子発現データを生成することがより困難になります。さらに、シーケンシングの幅広い可用性と手頃な価格が比較的最近であるため、古い標本はRNAの完全性を維持するために必要な条件で保存されなかったことが多かった。FFPEサンプルの問題のいくつかは、パラフィンに埋め込むことによるRNAの分解、シーケンシングに必要な酵素プロセスに対する断片化または屈折性につながるRNAの化学修飾、およびポリA尾の喪失、逆転写酵素4のプライマーとしてのオリゴ-dTの適用性を制限する。もう一つの課題は、最適でない条件下でのFFPEサンプルの取り扱い/保存であり、組織5におけるRNAなどの不安定分子のさらなる分解につながる可能性がある。これは、RNAシーケンシングによる遺伝子発現解析がサンプルに対して予想されていなかった時期に収集された可能性のある古いサンプルに特に関連しています。これらのすべては、有用な配列データを生成するために利用可能な抽出されたRNAの品質と量の減少につながります。成功の可能性が低く、シーケンシングのコストが高いと相まって、多くの研究者が潜在的に有用なFFPEサンプルから遺伝子発現データを生成して分析しようとすることを妨げている。近年のいくつかの研究では、遺伝子発現解析,,2、6、7、8、96に対2するFFPE組織の使用可能性が実証されていますが、最近のサンプルの数が少ない、および/またはより最近のサンプルの場合はあります。,789
実現可能性調査として、我々は、3つの残留組織リポジトリから得られたFFPE腫瘍組織標本から抽出されたRNAを使用して、監視、疫学、および末期結果(SEER)癌登録をRNAシーケンシングおよび遺伝子発現解析10に用いた。臨床病理ラボから調達した、高等度卵巣漿液腺癌からのFFPE組織は、RNA抽出前に様々な条件下で7〜32年保存された。ほとんどの場合、これらのブロックは、将来的に敏感な遺伝子解析を期待することなく、何年も異なる場所に保存されていたので、核酸を保存するためにあまり注意が払われていなかった。したがって、サンプルのほとんどは、細菌で汚染されたサンプルの大部分を有する、質の悪いRNAを示した。それにもかかわらず、遺伝子定量を行い、遺伝子被覆の均一性と連続性を測定し、生物学的複製物間でピアソン相関解析を行い、再現性を測定することができました。主要な遺伝子パネルのセットに基づいて、我々は研究のサンプルを癌ゲノムアトラス(TCGA)データと比較し、サンプルの約60%が同等の遺伝子発現プロファイル11を有することを確認した。各種QC結果とサンプルメタデータとの相関関係に基づいて、我々は、使用可能なシーケンスデータ11を生成する可能性が高いサンプルを同定するための良好な予測値を有する主要なQC指標を同定した。
ここでは、FFPE-RNAの品質評価に用いる方法論、抽出されたRNAサンプルから始まるシーケンシングライブラリの生成、シーケンシングデータのバイオインフォマティクス解析について説明します。

<table><tbody><tr><td>2100 バイオアナライザー</td><td>Agilent</td><td>G2939BA</td><td></td></tr><tr><td>Agilent DNA 7500 キット</td><td>Agilent</td><td>5067-1506</td><td></td></tr><tr><td>Agilent 高感度 DNA キット</td><td>Agilent</td><td>5067-4626</td><td></td></tr><tr><td>Agilent RNA 6000 Nano キット</td><td>Agilent</td><td>5067-1511</td><td></td></tr><tr><td>AllPrep DNA/RNA FFPE キット</td><td>Qiagen</td><td>80234</td><td></td></tr><tr><td>CFX96 タッチシステム</td><td>バイオ・ラッド</td><td>1855195</td><td></td></tr><tr><td>ライブラリー定量キット v2-Illumina</td><td>KapaBiosystems</td><td>KK4824</td><td></td></tr><tr><td>NEBNext Ultra II Directional RNA Library Prep Kit for Illumina</td><td>New England Biolabs</td><td>E7765S</td><td>https://www.neb.com/protocols/2017/02/07/protocol-for-use-with-ffpe-rna-nebnext-rrna-depletion-kit</td></tr><tr><td>NEB次 rRNA 枯渇キット (ヒト/マウス/ラット)</td><td>ニューイングランドBiolabs</td><td>E6310L</td><td></td></tr><tr><td>NextSeq 500 シーケンシングシステム</td><td>Illumina</td><td>SY-415-1001</td><td>NextSeq 500 システムガイド: https://support.illumina.com/content/dam/illumina-support/documents/documentation/system_documentation/nextseq/nextseq-500-system-guide-15046563-06.pdf</td></tr><tr><td>NextSeq PhiX Control Kit</td><td>Illumina</td><td>FC-110-3002</td><td></td></tr><tr><td>NSQ 500/550 Hi Output KT v2.5 (150 CYS)</td><td>Illumina</td><td></td><td></td></tr><tr><td>20024907 10X Genomics マグネティックセパレーター</td><td>10X Genomics</td><td>120250</td><td></td></tr><tr><td>Rotator Multimixer</td><td>VWR</td><td>13916-822</td><td></td></tr><tr><td>C1000 Touch Thermal Cycler</td><td>Bio-Rad</td><td>1851197</td><td></td></tr><tr><td>Sequencing reagent kit</td><td>Illumina</td><td>20024907</td><td></td></tr><tr><td>Flow cell package</td><td>Illumina</td><td>の E 20024907</td><td></td></tr><tr><td>緩衝液カートリッジと試薬カートリッジ</td><td>イルミナ</td><td>20024907</td><td></td></tr><tr><td>水酸化ナトリウム溶液 (0.2N)</td> <td>ミリポアシグマ</td><td>SX0607D-6</td><td></td></tr><tr><td>TRIS-HCL 緩衝液 1.0M, pH 7.0</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>50-151-871</td><td></td></tr></tbody></table>

分解されたffpe-rnaサンプルのシーケンシングと分析の最適化

Optimization for Sequencing and Analysis of Degraded FFPE-RNA Samples

RNAシーケンシング(RNA-seq)による遺伝子発現解析により、臨床サンプルに対する独自の洞察が可能となり、さまざまな疾患の基礎や抵抗性や感受性のメカニズムを機械化的に理解する可能性があります。しかし、臨床検体における組織形態を保存する最も一般的な方法を表すFFPE組織は、遺伝子発現プロファイリング分析の最良の情報源ではありません。このようなサンプルから得られたRNAは、しばしば分解され、断片化され、化学的に修飾され、最適ではないシーケンシングライブラリにつながります。さらに、これらは、遺伝子発現解析や変異発見に信頼性がない可能性のある低品質のシーケンスデータを生成します。FFPEサンプルを最大限に活用し、低品質のサンプルから可能な限り最良のデータを得るためには、実験計画、シーケンスライブラリの準備、データ分析中に、一定の予防措置を講じる必要があります。これには、正確なサンプル品質管理(QC)、シーケンスライブラリ生成中のさまざまなステップに最適な方法の特定、および慎重なライブラリQCのための適切なメトリックの使用が含まれます。さらに、RNA-seqデータのアーチファクトを特定し、汚染や低品質の読み取り、遺伝子被覆の均一性を評価し、生物学的複製物間で遺伝子発現プロファイルの再現性を測定するためには、正しいソフトウェアツールと配列データ解析パラメータを適用することが重要です。これらのステップは非常に異質なRNAサンプルのプロファイリングのための高精度および再現性を保障できる。ここでは、サンプルQC、ライブラリ調製およびQC、シーケンシング、およびFFPE-RNA組織から得られるような低品質RNAから得られる有用なデータの量を増加させるデータ分析のための様々なステップを説明します。

上記の方法論は、7~32年間のさまざまな条件下で保存されていた67個のFFPEサンプルに適用されました(サンプル保存時間の中央値は17.5年でした)。ここで示したデータセットと解析結果は、Zhaoら11で既に説明および公開されています。先に説明したサンプル品質(例えば図2のトレース)をチェックする上で、DV100は、高分解RNAサンプルに対する小さな断片サイズの割合を正確に測定する方が感度が高いため、DV200よりも有用であることが判明した。
与えられたサンプルセットでは、サンプルの10%未満(67の7)は、イルミナ34が推奨するDV200カット30%を上回った。サンプルの約26%(67の19)はDV100 &gt; 60%(すなわち、良好なシーケンスデータを生成する可能性が高い)、40%(67の27)はDV100の40...

本手法はホルマリン固定パラフィン埋め込み(FFPE)RNAサンプルから得ることができる配列データの質と量を改善するステップを説明する。我々は、FFPE-RNAサンプルの品質をより正確に評価し、シーケンシングライブラリを準備し、FFPE-RNAサンプルからのデータを分析するための方法論を説明する。

分解されたFFPE-RNAサンプルのシーケンシングと分析の最適化

Gene expression analysis by RNA sequencing (RNA-seq) enables unique insights into clinical samples that can potentially lead to mechanistic understanding ...

当社のプロトコルは、FFPE由来のRNAサンプルから生成される遺伝子発現データの質と量を改善するために使用することができます, 特に最適でない品質サンプルで.この技術は、FFPE組織サンプル内のRNA品質を評価し、下流処理の最適化を可能にし、サンプルシーケンシングデータの量と品質を向上させます。この方法は、生物学的および臨床サンプルにおける転写産物の包括的な特徴付けを可能にし、開発および疾患におけるゲノムの機能的要素に関する洞察を提供し得る。サンプルQC、ライブラリ調製、およびデータ分析のための方法のFFPE-RNA分解および選択はすべて非常に難しい場合があります。適切なメソッドと適切なコントロールを選択する際には、細心の注意を払います。視覚的なデモンストレーションにより、特に保存状態の悪い FFPE サンプルの計画、評価、およびシーケンシング プロセス中に必要なわずかな変更と予防措置を観察できます。RNAサンプルの品質を確認するには、メーカーの指示に従ってRNA QCシステム上でサンプルを実行し、適切なバイオアナリシスソフトウェアを使用してサンプル内のRNA断片の分布を分析し、100ヌクレオチドと200ヌクレオチドより長い断片の割合を計算します。QCメトリックに基づいて、100ヌクレオチドより長いフラグメントの40%未満のサンプルを特定し、これらのサンプルを処理から除外できるようにします。シーケンシングの場合は、室温の水浴で実行パラメータに従って適切なシーケンシング試薬キットを解凍し、解凍後に試薬トレイを摂氏4度に置きます。フローセルパッケージを室温で30分間置きます。パッケージが温まるときに、Illumina 実験マネージャー アプリケーションを開き、[サンプル シートの作成] を選択します。使用するシーケンサを選択し、[次へ]をクリックします。試薬キットのバーコードと、その他の適切なワークフローパラメータを入力します。次に、イルミナシーケンス基準に従って作成したサンプルシートをアップロードします。サンプルライブラリとコントロールライブラリPhiXを調製するには、適切な濃度にライブラリを変性および希釈し、サンプルとPhiXコントロールライブラリを混合して5%PhiX制御体積比を得る。フローセルの準備ができたら、ラッピングを取り除き、糸くずのないアルコール拭き取りでガラス表面をきれいにし、低い糸くず実験室組織でガラスを乾燥させます。試薬カートリッジを4°Cのストレージから取り外し、カートリッジを5回反転させて試薬を混ぜます。ベンチのカートリッジを軽くタップして気泡を減らし、変性した希釈したサンプルを指定されたリザーバーの試薬カートリッジに積み込みます。フローセル、バッファーカートリッジ、試薬カートリッジをシステムにロードします。次に、自動チェックを実行し、出力を確認して、実行パラメーターがシステムチェックに合格していることを確認します。自動チェックが完了したら、[開始] を選択してシーケンス実行を開始します。前処理 QC および後アライメント QC の結果を視覚化するには、マルチ QC を実行して HTML 形式の集計レポートを生成します。バッチ効果を決定し、指定されたデータセットの品質マップを評価するには、R スクリプトを使用して主成分分析を実行します。サンプル相関分析は、次いで、異なるサンプル間のピアソン相関を使用して行うことができる。100ヌクレオチドより長い断片の割合の推定は、高分解RNAサンプルの小さな断片サイズの割合を正確に測定する場合に感度が高いため、200ヌクレオチドよりも長い断片の推定よりも有用です。サンプルセットの分解度が高いことを考えると、トータルRNAライブラリ調製方法が推奨されます。例えば、4つの異なるサンプルから作成されたシーケンスライブラリをここに示します。ここでは、Raw FastQ ファイルのシーケンス品質とサンプル アダプタの内容の概要を示します。FastQC スクリーニングは、サンプル内の細菌やマウスの汚染などの汚染を検出するのに役立ちます。STARアライメントを使用して、参照ゲノムにマッピングされた読み取りの割合、参照ゲノムに一意にマッピングされた読み取りの割合、マッピングされなかった読み取りの割合、または複数の遺伝子座にマッピングされた読み取りの割合を決定できます。カードおよびRSeQC統計は、マップされた読み取りに存在するメッセンジャーRNA、イントロニックおよびインタージェニックな塩基の割合を決定するために使用することができる。これらの代表的な分析では、一部の劣化したライブラリには、5つのプライムエンドよりも多くの読み取りが3つの素数に近いマッピングされる3つの主要なバイアスがありました。さらに、主成分分析を行い、各サンプルの生物学的複製に対して主成分によって捕捉された総ばらの割合を求めることができる。サンプルの劣化を避け、各サンプルに反復と複数のコートを準備し、適切なメトリックを使用してサンプルの品質を評価し、適切なライブラリ調製方法を使用してください。この方法論を用いて、より大きなNGS研究は、様々な保存時間と条件を持つ以前は使用できなかったFFPEサンプルで行われ、さまざまな疾患状態に関する洞察を得ることができます。この技術は、研究者が豊富な臨床情報を持つFFPEサンプルの既存の大規模なアーカイブを研究する道を開き、人口ベースの癌研究を大幅に強化することができます。

optimization-for-sequencing-and-analysis-of-degraded-ffpe-rna-samples

Research

JoVE Journal

Genetics

遺伝学

RNAシークエンシングおよびバイオインフォマティクス解析は、マウスEMLcellsのリン、CD34 +およびリン-CD34-亜集団において有意にかつ差次的に発現する転写因子を同定した。これらの転写因子は、自己再生リン-CD34 +を、部分的に分化したリン-CD34-細胞との間の切り替えを決定する際に重要な役割を果たしている可能性がある。...

RNAシーケンシング解析によりEML造血前駆細胞における自己再生および分化を調節する重要な要因の同定

インデックス化されたcDNAライブラリの調製、カスタムプローブによるハイブリダイゼーションとキャプチャ、および遺伝子発現、突然変異、および遺伝子融合のための選択された転写物を調べるためのデータ解析を含む、標的RNAシーケンシングベースの方法について説明します。Targeted...

遺伝子発現およびゲノム変化を特徴づけるために、RNAシーケンシングアッセイをターゲットに

このプロトコルは、チップ seq、4sU seq、総 RNA シーケンス、およびリボソームが細胞および細胞のためプロファイリングの組合せの使用を説明します。転写因子のバインド、 de novo転写、RNA...

転写因子の結合、細胞活性中に事象を表示する転写、翻訳、回転率のリアルタイム解析

ホルマリン固定パラフィン包埋標本を表す人間の病気の分子バイオ マーカーの貴重な情報源。実験に基づく cDNA ライブラリの準備プロトコル、最初に新鮮な冷凍 RNA をデザインおよび最適化組織からアーカイブされたマイクロ Rna の解析に格納された 35...

ホルマリン固定パラフィン包埋 RNA 試料を用いた回顧マイクロ Rna シーケンス: 相補的な DNA ライブラリの準備のプロトコル

このプロトコルは、複数のモデル生物における転写の忠実度を監視する新しいツールと研究者を提供します。...

真核生物の転写エラーのゲノム全体の監視

我々は、標準的な方法よりもバイアスが少ない詳細な小さなRNAライブラリー修復プロトコルと2'-O-メチルRNAの感度の増加を提示する。このプロトコルは、コストを節約するために自家製試薬を使用するか、便宜上キットを使用して従うことができます。...

小型RNA-seqの改善:バイアスの減少と2'-O-メチルRNAの検出の改善

治療抵抗性は進行前立腺癌の患者で発症することが多く、場合によっては、癌は神経内分泌前立腺癌と呼ばれる致死的なサブタイプに進行する。この遷移を促進する小さな非コーディングRNA媒介分子変化を評価することは、神経内分泌前立腺癌の発症につながる因果メカニズムのより良い疾患階層化および同定を可能にするであろう。...

去勢耐性前立腺癌患者からのホルマリン固定組織および血清由来エキソソームからの小型非コードRNAのシーケンシング

ここでは、cDNA中間体を使用せずに短いRNA(ランあたり&lt;35...

2D-HELS MS Seq:異なるヌクレオチド修飾を持つRNA混合物の直接およびde novoシーケンシングのための一般的なLC-MSベースの方法

このプロトコルは、突然変異プロファイリング実験のために硫酸ジメチルでRNAを修飾するための指示を提供します。これには、2つの代替ライブラリ調製方法を使用したin vitro および in vivo...

硫酸ジメチルによるRNA構造のプロービング in vitro および細胞内でのシーケンシングによる突然変異プロファイリング(英語)

このプロトコルにより、バイオインフォマティクスの経験が限られているウェットラボ生物学者のためのRNA-seq実験の初期品質管理が可能になります。...

Rup(RNA-seq Usability Assessment Pipeline) - 真核生物におけるバルクRNA-seq実験の品質管理

学ぶFFPE由来RNAサンプルのシーケンスデータ品質向上法。RNA品質評価とライブラリ調製の最適化により、劣化サンプルからも信頼性の高い遺伝子発現データを取得できます。

分解されたFFPE-RNAサンプルのシーケンシングと分析の最適化

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