March 26th, 2018
젤-seq 연구자를 준비가 동시에 라이브러리에 대 한 두 DNA-및 RNA-seq 간단한 히드로 장치를 사용 하 여 100-1000 셀에서 시작 하는 무시할 수 추가 비용 있습니다. 이 종이 짝된 라이브러리를 생성 하는 생물 학적 프로토콜 소자의 제조에 대 한 상세한 접근을 제공 합니다.
이 실험의 전반적인 목표는 어떤 지점에서도 샘플을 분할하지 않고 작은 세포 집단의 DNA와 RNA 모두에서 차세대 염기서열분석 라이브러리를 생성하는 것입니다. 이 방법은 연구자들에게 유전자 발현에 대한 DNA의 구조적 변이를 연구할 수 있는 새로운 접근 방식을 제공합니다. 우리가 처음 Gel-seq를 생각했을 때, 동일한 샘플에서 DNA와 RNA를 동시에 염기서열분석하기 위한 프로토콜이 없었습니다.
다행히도 이 문제를 해결하는 세 가지 접근 방식이 발표되었습니다. 이 기술의 주요 장점은 게놈 및 전사체 정보를 모두 동일한 세포 세트에서 얻을 수 있으므로 추가 비용을 무시할 수 있다는 것입니다. Gel-seq는 원래 직립 카세트로 개발되었지만, 이 프로토콜은 모든 표준 겔 전기영동 카세트와 함께 작동하도록 조정할 수 있습니다.
filler, high density 및 low density 전구체 혼합물을 3개의 tube에 준비합니다. 설명된 순서대로 시약을 추가하고 혼합물을 와류로 만듭니다. APS 또는 Temed를 조기에 추가하지 마십시오.
지시할 때까지 기다리십시오. 다음으로, 먼저 캡을 통해 바늘을 삽입하여 각 겔 단량체 용액의 가스를 제거합니다. 그런 다음 바늘을 가정용 진공 라인에 연결하고 이 어셈블리를 울트라 음속 욕조에 담그십시오.
액체에서 더 이상 거품이 나오지 않을 때까지 약 1분 정도 기다립니다. 다음으로, 필러 전구체 혼합물에 Temed와 APS 및 vortex를 간단히 첨가합니다. 3분 이내에 1mm 피펫을 사용하여 흘리지 않고 각 젤 카세트에 6mm를 추가합니다.
카세트를 수평 테이블에 똑바로 세워 유체가 수평인지 확인하십시오. 그런 다음 가스가 제거된 이온화된 물로 카세트를 점차적으로 채우고 중합 혼합물과 물의 혼합을 최소화하도록 주의하십시오. 그런 다음 폴리머가 한 시간에서 하룻밤 동안 경화되도록 합니다.
폴리머가 경화되면 물 오버레이를 버리고 6인치 떨어진 곳에서 압축 공기를 부드럽게 사용하여 젤 표면을 건조시킵니다. 다음으로, Temed와 APS를 고밀도 겔 전구체에 첨가하고 간단히 와류를 일으킵니다. 3분 이내에 320마이크로리터를 각 카세트에 옮기고 카세트를 앞뒤로 몇 번 흔들어 필러 젤 층에 펴 바릅니다.
그런 다음 탈이온되고 탈기된 물로 카세트를 덮고 폴리머가 약 한 시간 동안 경화되도록 합니다. 경화되면 이전과 같이 폴리머를 건조시킵니다. 마지막으로, 저밀도 겔 전구체 혼합물에 Temed 및 APS를 첨가하고 와류에 넣습니다.
그런 다음 나머지 카세트를이 혼합물로 빠르게 채우고 경화가 시작되기 전에 젤 빗을 삽입하십시오. 이제 중합 중에 흡착될 빗 위에 여분의 예비 전구체를 추가합니다. 경화 후 카세트를 사용할 수 있습니다.
RNA를 cDNA로 전환한 후 젤을 사용하여 관심 부분을 회수합니다. 먼저 몇 밀리리터의 DNA 제거 제품과 보푸라기가 없는 물티슈를 사용하여 전기영동 챔버를 철저히 청소합니다. 그런 다음 챔버를 깨끗한 영점 5 XTBE로 채우고 전체 장치를 254나노미터의 UV 가교 오븐에 넣고 15분 동안 살균합니다.
이제 Gel-seq 카세트를 전기영동 챔버에 삽입하고 제자리에 고정합니다. 그런 다음 젤을 찢지 않고 부드럽게 위로 당겨 젤 빗을 천천히 제거합니다. 이제 피펫을 사용하여 샘플을 로드합니다.
s를 적재할 때 팁을 well에 완전히 삽입하십시오.amp웰 사이의 오염 가능성을 최소화하기 위해amples. 30분 동안 Gel-seq 카세트에 250볼트의 전기장을 가하여 cDNA/RNA 하이브리드에서 gDNA를 분리합니다. 젤을 로드, 실행 및 수집한 후 메스를 사용하여 고밀도 층 바로 아래에서 젤을 반으로 자르고 필러 젤을 절반으로 버립니다.
그런 다음 긁는 도구를 조심스럽게 사용하여 카세트에서 남은 젤을 부드럽게 떼어냅니다. gel doc을 사용하여 분리를 확인한 후 transilluminator를 사용하여 밴드를 절제합니다. gDNA는 저밀도 겔의 시작 부분에 위치해야 하며 cDNA는 저밀도 영역과 고밀도 영역의 경계면에 있어야 합니다.
이제 메스를 사용하여 gDNA와 cDNA가 포함된 겔 영역을 잘라냅니다. 또한 네거티브 컨트롤 레인에서 동일한 섹션을 제거하십시오. 무딘 핀셋을 사용하여 젤 부분을 스트립 튜브로 부드럽게 옮깁니다.
젤이 깨지면 깨진 모든 조각을 찾아 튜브로 옮깁니다. 다음으로, 원을 그리며 각 젤을 갈아주고 피펫 팁으로 누릅니다. 팁을 제거하기 전에 gDNA에 40마이크로리터의 뉴클레아제가 없는 물을 추가하고 cDNA 샘플에 80마이크로리터를 추가합니다.
그런 다음 팁을 조심스럽게 제거하고 버리십시오. 이제 스트립 튜브를 섭씨 37도의 와류 믹서에 고정하고 8-12시간 동안 흔듭니다. 따라서 DNA는 겔에서 빠져나갈 것입니다.
흔든 후 샘플을 8미크론 메쉬 필터 플레이트에 피펫으로 넣습니다. 그런 다음 2, 600g에서 5분 동안 플레이트를 회전시켜 젤 조각을 걸러냅니다. 그런 다음 하우징 플레이트에서 메쉬 필터 플레이트를 들어 올리고 피펫을 사용하여 플레이트의 젤 프리 샘플을 새 200마이크로리터 스트립 튜브로 옮깁니다.
gDNA가 포함된 각 샘플에 1마이크로리터의 프로테아제를 첨가하고 위아래로 피펫팅하여 잘 섞습니다. 그런 다음 섭씨 50도에서 15분 동안 샘플을 배양합니다. 그 후 섭씨 70도에서 15분 동안 가열합니다.
이 뉴클레오솜 고갈 단계는 매우 중요합니다. 그런 다음 18게이지 바늘을 사용하여 모든 샘플 튜브의 캡에 구멍을 뚫습니다. 그런 다음 진공 분리기를 사용하여 gDNA 샘플을 5마이크로리터로, cDNA 샘플을 10마이크로리터로 줄입니다.
부피가 타겟 이하로 떨어지면 필요에 따라 뉴클레아제가 없는 물을 첨가합니다.gDNA 및 cDNA/RNA 하이브리드는 Gel-seq 장치를 사용하여 물리적으로 분리되었습니다. negative control은 계면에서 겔의 자동 형광이 없습니다.
DNA ladder는 저밀도 멤브레인과 고밀도 멤브레인 사이의 계면에서 어두운 띠만 보여주며, 이는 작은 조각이 저밀도 겔을 통과할 수 있음을 보여줍니다. 500개의 PC3 세포에서 채취한 생물학적 샘플은 게놈 DNA와 cDNA/RNA 하이브리드의 원하는 분리를 보여줍니다. 저밀도 멤브레인 상단의 어두운 띠는 메가베이스 규모의 게놈 DNA이고 cDNA/RNA 하이브리드는 저밀도 영역과 고밀도 영역의 계면에 쌓여 있습니다.
작은 sub-100 염기쌍 단편은 역전사 중 프라이머 올리고뉴클레오티드에서 생성된 오프 타겟 산물이며 예상할 수 있습니다. 라이브러리는 500개의 PC3 세포 또는 750개의 HeLa 세포에서 생성되었습니다. Gel-seq에서 생성된 일치하는 라이브러리의 단편 분포를 표준 프로토콜로 생성된 일치하지 않는 샘플과 비교했습니다.
뉴클레오티드 단편의 분포는 두 방법 모두에서 유사했습니다. PC3 세포 라이브러리의 염기서열분석 결과를 기존 방법과 비교했습니다. 게놈 전체 복제 수 변이를 비교했습니다.
통계적으로 두 방법은 유사한 결과를 얻었습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 동일한 시작 샘플에서 DNA와 RNA 모두에 대해 쌍을 이루는 차세대 염기서열분석 라이브러리를 생성하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 모든 저입력 염기서열분석 실험과 마찬가지로 깨끗한 작업 환경을 유지하는 것을 기억해야 합니다.
살균 튜브와 청소용 장갑에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 이러한 예방 조치에도 불구하고 오염으로 인해 실험이 실패하는 경우가 있습니다. 중요한 점은 폴리아크릴아미드 겔의 편재성과 안전성으로 인해 제조 전구체가 위험한 신경독이라는 사실을 쉽게 잊을 수 있다는 것입니다.
항상 흄 후드에서 이러한 시약으로 작업하고 엎질러진 모든 것을 즉시 청소해야 합니다. 우리는 Gel-seq를 연구자들이 자신의 실험실에서 간단하게 구현할 수 있도록 설계했으며, 이를 통해 이 기술의 빠른 채택을 촉진할 수 있기를 바랍니다.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Gel-seq는 샘플 분할 없이 소수의 세포 집단으로부터 DNA 및 RNA 시퀀싱 라이브러리를 동시에 준비할 수 있는 새로운 방법입니다. 이 기술은 DNA 구조 변이와 유전자 발현 간의 관계를 연구하기 위한 비용 효율적인 접근법을 제공합니다.
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.