여기에서는 갓 얻은 뼈 조직의 석회질을 제거하고 고품질 RNA를 보존할 수 있는 방법을 설명합니다. 또한 새로운 조직을 구할 수 없거나 채취할 수 없는 경우 우수한 품질의 결과를 얻기 위해 비탈염된 뼈의 FFPE(Formalin Fixed Paraffin Embedded) 샘플을 절편하는 방법이 예시되어 있습니다.
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여기에서는 갓 얻은 뼈 조직의 석회질을 제거하고 고품질 RNA를 보존할 수 있는 방법을 설명합니다. 또한 새로운 조직을 구할 수 없거나 채취할 수 없는 경우 우수한 품질의 결과를 얻기 위해 비탈염된 뼈의 FFPE(Formalin Fixed Paraffin Embedded) 샘플을 절편하는 방법이 예시되어 있습니다.
세포와 각 조직 내 세포 위치 간의 관계를 이해하는 것은 정상적인 발달 및 질병 병리와 관련된 생물학적 과정을 밝히는 데 중요합니다. 공간 전사체학(Spatial transcriptomics)은 조직 샘플 내 전체 전사체를 분석할 수 있는 강력한 방법으로, 세포 유전자 발현과 세포가 존재하는 조직학적 맥락에 대한 정보를 제공합니다. 이 방법은 많은 연조직에 광범위하게 활용되어 왔지만 뼈와 같은 경조직 분석에 적용하는 것은 까다로웠습니다. 가장 큰 문제는 절편을 위해 경질 조직 샘플을 처리하는 동안 우수한 품질의 RNA 및 조직 형태를 보존할 수 없다는 것입니다. 따라서, 공간 전사체학 데이터를 효과적으로 생성하기 위해 갓 얻은 뼈 조직 샘플을 처리하는 방법을 여기에서는 설명합니다. 이 방법을 사용하면 샘플의 석회질을 제거할 수 있으며, RNA 분해를 피하면서 형태학적 세부 사항이 보존된 성공적인 조직 절편을 얻을 수 있습니다. 또한, 조직 은행에서 채취한 샘플과 같이 이전에 탈염 없이 파라핀이 내장되어 있던 샘플에 대한 자세한 지침이 제공됩니다. 이 가이드라인을 사용하여 뼈 골육종의 원발성 종양 및 폐 전이의 조직 은행 샘플에서 생성된 고품질 공간 전사체학 데이터를 보여줍니다.
뼈는 주로 콜라겐 유형 1과 무기 염1의 섬유로 구성된 특수 결합 조직입니다. 그 결과, 뼈는 믿을 수 없을 정도로 강하고 뻣뻣하며, 동시에 가볍고 외상에 강합니다. 뼈의 위대한 힘은 미네랄 함량에서 비롯됩니다. 실제로, 미네랄 함량의 비율이 증가할 때마다 강성은 5배 증가합니다2. 결과적으로, 연구자들은 조직학적 절편을 통해 뼈 표본의 생물학을 분석할 때 심각한 문제에 직면하게 됩니다.
석회질화되지 않은 뼈 조직학은 실현 가능하며 조사 유형에 따라 때때로 필요합니다(예: 뼈의 미세 구조 연구). 그러나 특히 표본이 큰 경우 매우 어렵습니다. 이러한 경우, 조직학적 목적을 위한 조직 처리는 표준 프로토콜 및 기법의 몇 가지 수정을 필요로 한다3. 일반적으로 일반적인 조직학적 평가를 수행하기 위해 뼈 조직은 고정 직후 석회질을 제거하는데, 이 과정은 조직의 크기와 사용된 석회질 제거제에 따라 며칠에서 몇 주가 걸릴 수 있습니다4. 석회질을 제거한 절편은 골수 검사, 종양 진단 등에 자주 사용됩니다. 석회질 제거제에는 강산(예: 질산, 염산), 약산(예: 포름산) 및 킬레이트제(예: 에틸렌디아민테트라트산 또는 EDTA)의 세 가지 주요 유형이 있습니다5. 강산은 뼈를 매우 빠르게 석회질을 제거할 수 있지만 조직을 손상시킬 수 있습니다. 약산은 매우 일반적이며 진단 절차에 적합합니다. 킬레이트제는 이 경우 탈염 과정이 느리고 부드러워 많은 절차(예: in situ hybridization, immunostaining)에서 요구하는 대로 고품질 형태를 유지하고 유전자 및 단백질 정보를 보존할 수 있기 때문에 연구 응용 분야에 가장 많이 사용되고 적합합니다. 그러나 유전자 발현 분석과 같이 전체 전사체를 보존해야 하는 경우 느리고 부드러운 탈염조차도 해로울 수 있습니다. 따라서 조직의 형태학적 분석이 세포의 유전자 발현 분석과 쌍을 이룰 필요가 있는 경우 더 나은 접근 방식과 방법이 필요합니다.
최근 단세포 RNA 염기서열분석(scRNA-seq) 및 공간 전사체학(spatial transcriptomics)의 개선 덕분에, 이제 포르말린 고정 파라핀 매매(FFPE)를 사용하여 조직 샘플을 보관한 경우에도 조직 샘플의 유전자 발현을 연구할 수 있습니다 6,7,8. 이 기회를 통해 전 세계 조직 은행에 보관된 것과 같은 더 많은 수의 샘플에 액세스할 수 있게 되었습니다. scRNA-seq를 사용하는 경우 RNA 무결성이 가장 중요한 요구 사항입니다. 그러나 FFPE 샘플의 공간 전사체학의 경우 각 조직 절편의 조직학적 맥락 내에서 유전자 발현을 시각화하기 위해 고품질 조직 절편과 고품질 RNA가 모두 필요합니다. 이것은 연조직에서는 쉽게 달성될 수 있지만 뼈와 같은 단단한 조직에서는 동일하게 말할 수 없습니다. 사실, 우리가 아는 한, 공간 전사체학을 사용한 연구는 FFPE 뼈 샘플에 대해 수행된 적이 없습니다. 이는 RNA 함량을 보존하면서 FFPE 뼈 조직을 효과적으로 처리할 수 있는 프로토콜이 없기 때문입니다. 여기에서는 RNA 분해를 피하면서 갓 얻은 뼈 조직 샘플을 처리하고 석회질을 제거하는 방법을 먼저 제공합니다. 그런 다음 전 세계 조직 은행에서 수집된 FFPE 샘플의 전사체학 분석의 필요성을 인식하여 탈염되지 않은 뼈의 FFPE 샘플을 적절하게 취급하기 위한 개발된 지침도 제시됩니다.
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아래에 설명된 모든 동물 시술은 University of Pittsburgh School of Dental Medicine의 Guide for the Care and Use of Laboratory Animals에 따라 승인되었습니다.
1. 탈염이 필요한 뼈 조직 샘플의 FFPE 블록을 제조하는 방법
2. 비탈염 FFPE 시료 절단 지침
참고: 다음 지침은 특히 석회질화되지 않은 작은 뼈 표본의 경우 RNA 분해를 피하면서 조직 절편의 품질을 크게 향상시키는 데 유용한 유용한 팁과 지침을 제공합니다. 이 지침은 가능한 경우 석회질이 제거된 뼈 표본에도 적용될 수 있습니다. 더 큰 뼈 조직 샘플의 경우 더 나은 품질의 절편을 얻기 위해 탈염을 수행해야 합니다. 이러한 경우 위에 보고된 방법을 따라야 하며 매개변수(타이밍, 용액의 양 등)를 그에 따라 조정해야 합니다. 다음 가이드라인은 FFPE 뼈 조직이 이미 처리된 경우(예: 조직 은행 또는 기타 실험실에서 수집된 FFPE 블록) 또는 수집된 절편이 양질의 RNA, 고품질 조직 절편 또는 둘 다를 필요로 하는 모든 유형의 분석을 수행하는 데 사용될 경우에 적합합니다.
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여기에 제시된 방법은 RNA 무결성을 유지하면서 마이크로톰으로 쉽게 절단할 수 있는 탈염된 FFPE 샘플을 얻기 위해 갓 분리된 뼈를 처리하는 방법을 설명합니다(그림 1). 이 방법은 대퇴골 쥐에 성공적으로 사용되었지만, 유사한 치수의 다른 뼈 조직 샘플에 대해 따를 수 있으며, 모든 매개변수(타이밍, 용액의 부피 등)를 증가시켜 더 큰 뼈 표본(예: 인간 샘플)에 적용할 수 있습니다.

그림 1: 프로토콜의 개략적인 표현. RNA 무결성이 보존된 석회화된 뼈 조직의 FFPE 블록을 얻기 위한 방법의 개략도(포인트 1 및...
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여기에서는 석회질이 제거된 뼈의 FFPE 블록을 준비하고 염기서열분석(즉, 차세대 염기서열분석(NGS)) 또는 기타 RNA 관련 기술( 즉, in situ hybridization, 정량적 역전사 중합효소연쇄반응(qRT-PCR) 등)을 위해 RNA 무결성을 보존하기 위한 자세한 방법을 제공합니다.
이 방법은 EDTA를 사용하여 뼈 조직 샘플을 석회질화합니다. EDTA 배양은 샘플의 느리지만 미세한 탈염을 가능하게 하여 조직의 조직학적 특징을 최상의 상태로 보존합니다. 일반적으로 뼈 석회질 제거는 10% EDTA pH 7.0을 사용하여 격일로 용액을 새로 고침으로써 최소 2주 동안 수행됩니다4. 그러나 오랜 시간의 탈석회화는 RNA 분해에 크게 기여합니다 6,7,8
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저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 Pittsburgh Cure Sarcoma (PCS)와 Osteosarcoma Institute (OSI)의 기금으로 지원되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 고급 오비탈 쉐이커 | VWR | 76683-470 | 방법 지침에 보고된 대로 배양 중 조직을 교반하는 데 사용합니다. |
| 낙타 헤어 브러쉬 | Ted Pella | 11859 | 지침에 보고된 대로 FFPE 섹션을 처리하는 데 사용합니다. |
| 듀얼 인덱스 키트 TS 세트 A 96 rxns | 10X 유전체학 | PN-1000251 | 공간 전사체학을 수행하는 데 사용합니다. |
| Ethanol 200 Proof | Decon Labs Inc | 2701 | 방법 지침에 보고된 대로 조직 탈수를 수행하는 데 사용합니다. |
| 에틸렌디아민테트라아세트산, 디소듐 염 디하이드레이트 (EDTA) | Thermo Fisher Scientific | S312-500 | EDTA 20% pH 8.0을 준비하는 데 사용합니다. |
| Fisherbrand 곡선형 중간 포인트 범용 펜치 | Fisher Scientific | 16-100-110 | 가이드라인에 보고된 FFPE 섹션을 처리하는 데 사용합니다. |
| Fisherbrand 정밀 프로브 | Fisher Scientific | 12-000-153 | 지침에 보고된 대로 FFPE 섹션을 처리하는 데 사용합니다. |
| 피셔브랜드 Superfrost Plus 현미경 슬라이드 | Fisher Scientific | 12-550-15 | 지침에 보고된 대로 단면 스크롤을 부착하는 데 사용합니다. |
| 하이 프로파일 다이아몬드 마이크로톰 블레이드 | CL Sturkey | D554DD | 지침에 보고된 대로 FFPE 블록을 절단하는 데 사용합니다. |
| Novaseq 150PE | Novogene | N/A | 시퀀서. |
| 파라포름알데히드 (PFA) 32% 수용액 EM 등급 | 전자 현미경 과학 | 15714-S | 조직 고정을 수행하기 위해 1x PBS 로 최종 농도 4%로 희석합니다. |
| 인산염 완충 식염수(PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010-049 | 즉시 사용 가능. PFA를 희석하고 분석법 지침에 보고된 대로 세척을 수행하는 데 사용합니다. |
| 프리미어 티슈 플로팅 배스 | Fisher Scientific | A84600061 | 지침에 보고된 대로 FFPE 절편의 주름을 제거하는 데 사용합니다. |
| RNase AWAY 표면 오염 제거제 | Thermo Fisher Scientific | 7002 | 방법 지침에 보고된 대로 모든 표면을 청소하는 데 사용합니다. |
| RNeasy DSP FFPE 키트 | Qiagen | 73604 | 지침에 보고된 대로 FFPE 절편에서 RNA가 생성되면 RNA를 분리하는 데 사용합니다. |
| 반자동 회전식 마이크로톰 | Leica Biosystems | RM2245 | 지침에 보고된 대로 FFPE 블록을 절단하는 데 사용합니다. |
| 수산화나트륨 | Millipore Sigma | S8045-500 | Milli-Q 물에 400g을 천천히 용해시켜 10N 용액을 준비합니다. |
| Space Ranger | 10X Genomics | 2.0.1 | 시퀀싱 데이터 출력을 처리하는 데 사용합니다. |
| Surgipath Paraplast | Leica Biosystems | 39601006 | 방법 지침에 보고된 대로 조직 주입 및 포매를 수행하는 데 사용합니다. |
| Visium 액세서리 키트 | 10X Genomics | PN-1000194 | 공간 전사체 실험을 수행하는 데 사용합니다. |
| Visium 인간 전사체 프로브 키트 소형 | 10X Genomics | PN-1000363 | 공간 전사체 실험을 수행하는 데 사용합니다. |
| Visium 공간 유전자 발현 슬라이드 키트 4 rxns | 10X Genomics | PN-1000188 | 공간 전사체 실험을 수행하는 경우 섹션을 배치하는 데 사용합니다. |
| Xylene | Leica Biosystems | 3803665 | 방법 지침에 보고된 대로 조직 투명화를 수행하는 데 사용합니다. |
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