May 28th, 2020
이 문서에서는 단일 또는 벌크 C. elegans 샘플에서 유전자 발현 수준의 빠르고 신뢰할 수 있는 측정을 위한 고처리량 프로토콜이 설명되어 있다. 이 프로토콜은 RNA 절연을 필요로하지 않으며 샘플에서 직접 cDNA를 생성합니다. 고처리량 멀티플렉션 나노유체 실시간 qPCR 플랫폼과 함께 사용할 수 있습니다.
당사의 프로토콜은 RNA 분리 없이 단일 또는 소량 벌크 샘플에서 직접 RT-qPCR 데이터를 얻을 수 있도록 처리량과 시간 효율성을 모두 개선했습니다. 이 프로토콜을 사용하면 표준 96-well qPCR을 사용하여 일반적으로 약 5주가 소요되는 프로세스인 단 이틀의 벤치 작업으로 9,000개 이상의 RT-qPCR 결과를 얻을 수 있습니다. 이 프로토콜은 예쁜꼬마선충에서 더 빠르고 강력하며 고감도의 RT-qPCR 분석을 제공하며, 이는 동인성 기생충 간의 유전자 발현에서 개인 간 변동성을 모니터링하는 데 이상적입니다.
먼저 박테리아 잔디밭에서 벌레를 골라 씨를 뿌리지 않은 신선한 선충 성장 배지 플레이트에 놓고 벌레가 5분 동안 플레이트 주위를 움직이도록 합니다. 기생충이 적응하는 동안 RNase-free 후드에서 샘플당 10마이크로리터의 용해 완충액과 1-100 Dnase I을 혼합하고 PCR 스트립의 뚜껑을 해부 스코프의 플랫폼에 거꾸로 놓습니다. 그런 다음 10마이크로리터의 용해 혼합물을 돔형 PCR 튜브 캡에 추가하고 뚜껑의 각 슬롯으로 박테리아가 이동하지 않도록 플레이트에서 벌레를 퍼냅니다.
모든 웜이 옮겨졌으면 캡을 닫고 튜브를 5초 동안 돌린 후 튜브를 액체 질소가 든 듀어 플라스크에 넣습니다. 마지막 5초 후 섭씨 40도의 수조에서 튜브를 해동한 후 동결/해동 절차를 9회 더 반복합니다. 마지막 동결/해동 주기 후, 용해된 샘플을 섭씨 4도에서 20-30분 동안 분당 약 1800회 회전하면서 열 혼합기에서 혼합합니다.
혼합 배양이 끝나면 시연된 대로 샘플을 스핀다운하고 각 튜브에 1마이크로리터의 갓 해동된 정지 용액을 추가합니다. 벌크 웜 샘플의 역전사를 위해 RNase-free 후드에서 효소 완충액 마스터 믹스를 준비하고 각 샘플 11마이크로리터에 14마이크로리터의 마스터 믹스를 추가합니다. 표시된 역전사 프로그램을 사용하여 열순환기를 통해 샘플을 실행하고 생성된 cDNA 산물을 뉴클레아제가 없는 물에서 1-4 비율로 희석합니다.
타겟 특이적 사전 증폭의 경우, 96웰 플레이트의 샘플당 1개의 웰에 3.75마이크로리터의 사전 증폭 마스터 믹스를 추가하고 각 마스터 믹스의 각 웰에 각 cDNA 용액 1.25마이크로리터를 추가합니다. 모든 샘플이 로드되면 플레이트를 밀봉 테이프로 덮고 원심분리로 회전시키기 전에 샘플을 간단히 와류로 만든 다음 플레이트를 열순환기에 로드하고 표시된 대로 프로그램을 실행합니다. 사전 증폭에서 통합되지 않은 프라이머를 제거하려면 열사이클 원심분리가 끝날 때 샘플 플레이트를 제거하고 씰을 조심스럽게 제거합니다.
각 사전 증폭 반응에 2마이크로리터의 엑소뉴클레아제 I 마스터 믹스를 추가하고 플레이트를 다시 밀봉하고 원심분리한 다음 열순환기에 다시 로드합니다. 사이클이 끝나면 샘플을 18 마이크로 리터의 Tris-EDTA 완충액으로 희석합니다. 멀티 어레이 칩을 설정하려면 3.6마이크로리터의 분석 로딩 마스터 믹스와 0.4마이크로리터의 50마이크로몰 정방향 역방향 프라이머를 384웰 플레이트의 샘플당 1개의 웰에 추가합니다.
그런 다음 2.2마이크로리터의 샘플 마스터 믹스와 1.8마이크로리터의 사전 증폭된 엑소뉴클레아제 I 처리된 샘플을 플레이트의 적절한 웰에 추가합니다. 단일 어레이 칩을 설정하려면 두 번째 384웰 플레이트의 샘플당 1개의 웰에 5.4마이크로리터의 어세이 로딩 마스터 믹스와 0.6마이크로리터의 순방향 리버스 프라이머를 추가한 다음, 3.3마이크로리터의 샘플 마스터 믹스와 2.7마이크로리터의 사전 증폭된 엑소뉴클레아제 I 처리된 샘플을 준비된 단일 어레이 플레이트의 적절한 웰에 추가합니다. 첫 번째 실행을 위해 나노 유체 칩을 프라이밍하려면 칩을 45도 각도로 천천히 잡고 150 마이크로 리터의 제어 라인 유체를 칩의 어큐뮬레이터에 조심스럽게 주입합니다.
모든 유체가 로드되면 칩 바닥에서 파란색 보호 필름을 제거하고 바코드가 바깥쪽을 향하도록 하여 칩을 나노유체 PCR 프라이밍 기계에 넣습니다. 그런 다음 Prime(153x) 스크립트를 실행합니다. 프라이밍 후 칩을 어두운 표면에 놓고 각 분석 또는 샘플 혼합물이 로드될 때 필요한 경우 해당 배리어 플러그를 제거하고 실험 계획에 따라 나노유체 칩의 해당 입구에 적절한 부피의 분석 또는 샘플 혼합물을 추가합니다.
로딩 후 칩을 나노유체 열순환기에 넣고 데이터 수집 소프트웨어에서 적절한 프로토콜을 실행합니다. 전체 다중 어레이 칩을 사용하지 않는 경우 나머지 칩 어레이의 다운스트림 사용을 허용하기 위해 사후 스크립트 실행을 수행합니다. worm-to-Ct 프로토콜이 유효한 cDNA 추출 방법인지 테스트하기 위해 이 방법을 표준 구아니듐 티오시아네이트-페놀-클로로포름 추출 방법과 비교했습니다.
전 세계적으로 총 RNA 100나노그램당 hsp-70 mRNA 발현 수준은 페놀-클로로포름 및 웜-투-CT 방법을 모두 사용하여 비슷했습니다. 그러나 hsp-70 발현이 가장 높은 경우 worm-to-Ct 방법에서 발현이 더 높았으며 이는 민감도가 향상되었음을 나타냅니다. 벌크 샘플의 guanidium thiocyanate-phenol-chloroform 추출의 경우, hsp-70은 대조군에 비해 hsf-1 돌연변이에서 82.7 % 감소했으며 warm-to-Ct의 경우 92.3 % 감소하여 두 방법 간에 감소가 비슷했음을 나타냅니다.
25개의 웜으로 구성된 벌크 샘플 또는 평균 36개의 단일 웜 샘플에서 얻은 cDNA를 사용하여 이 방법은 테스트된 모든 샤페론에 대해 유사한 발현 수준을 검출했으며, 이는 단일 웜에서 얻은 매개변수가 신뢰할 수 있음을 나타냅니다. 여기에서는 짧은 열 충격 후 단일 벌레에서 여러 hsp 전사체의 평균 발현을 보여줍니다. 관찰된 바와 같이, 전사체 발현의 가변성은 유전자에 따라 크게 다릅니다.
단일 웜 샘플을 사용하여 테스트한 모든 전사체에서 기술적 변동성 계수는 생물학적 변동성 계수보다 낮았으며, 이는 단일 웜에서 qPCR을 수행할 때 매개변수 추정에 기술적 삼중이 필요하지 않음을 나타냅니다. 이 프로토콜을 수행할 때는 소량을 정확하게 피펫팅하는 것이 중요하며 나노유체 칩으로 역방향으로 파이펫팅하지 않는 것이 중요합니다. 이 프로토콜은 대규모 RT-qPCR 데이터 세트를 얻는 데 사용할 수 있으며, 이러한 데이터는 Excel 또는 R 스크립트를 사용하여 원하는 대로 내보내고 처리할 수 있습니다.
이 문서는 RNA 분리 없이 C. elegans 샘플에서 유전자 발현 수준을 신속하고 신뢰성 있게 결정하기 위한 고처리량 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 샘플에서 직접 cDNA를 생성할 수 있게 하여 다중화된 나노유체 실시간 qPCR 플랫폼의 사용을 촉진합니다.
This high-throughput RT-qPCR protocol enables rapid, sensitive gene expression profiling in C. elegans without RNA isolation, addressing a key bottleneck in target validation workflows. By reducing processing time from weeks to days, it supports faster hypothesis testing and mechanistic de-risking in early discovery. The ability to quantify interindividual variability in isogenic populations enhances predictive confidence for phenotypic screening and lead identification campaigns.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification, enabling rapid expression profiling to inform compound selection and mechanistic follow-up.