Liczne badania scharakteryzowały różnice w ekspresji genów, metylacji DNA i podzbiorach komórek we krwi u osób z chorobami psychicznymi (lub innymi) oraz u osób zdrowych1-4. Wyniki tych badań uzyskano jednak w warunkach klinicznych, w których różnice związane z chorobą mogą być wyolbrzymione ze względu na zazwyczaj cięższy przebieg schorzeń, z powodu których pacjenci szukają leczenia. Dzięki postępowi w podejściach „omicznych”, w ostatniej dekadzie odnotowano gwałtowny wzrost zainteresowania pobieraniem próbek biologicznych w środowiskach społecznych i/lub epidemiologicznych5-7, aby dostarczyć opartych na populacji szacunków rozpowszechnienia chorób oraz szerszego obrazu determinant środowiskowych tych schorzeń psychicznych i/lub somatycznych.
Kluczowym wyzwaniem w tym zakresie jest wymóg szybkiego przetworzenia pobranych próbek. Degradacja komórek mononuklearnych, kluczowych elementów układu odpornościowego często wykorzystywanych do oceny stanu zdrowia jednostki, rozpoczyna się natychmiast po pobraniu krwi, a po 2 hr od pobrania następuje znaczący spadek wydajności ich odzyskiwania8-10. Aby sprostać temu wyzwaniu, przedstawiamy zoptymalizowany protokół, w którym wiele składników pełnej krwi ludzkiej jest izolowanych jednocześnie z próbek pobranych w domach osób mieszkających w dużym obszarze metropolitalnym. Protokół opiera się na naszym opracowaniu i modyfikacji aktualnych technik, w tym na przechowywaniu wszystkich „nadmiarowych” frakcji na wypadek, gdyby przyszłe techniki umożliwiły dalszą izolację/analizy. Choć zamiast opisanych tutaj poszczególnych metod można zastosować alternatywne sposoby lub zestawy, przedstawione procedury okazały się niezawodnym i wydajnym sposobem przetwarzania próbek w trybie wysokoprzepustowym. Wysokiej jakości frakcje (PBMCs, DNA, surowica i RNA) ze świeżej krwi mogą zostać otrzymane w ciągu 2 hr od pobrania, a wszystkie próbki gotowe do analizy mogą być dostępne w ciągu 2 dni (Rysunek 1).
Niniejszy protokół opracowano w celu umożliwienia efektywnego przetwarzania próbek pobranych od dorosłych mieszkańców miasta Detroit w ramach Detroit Neighborhood Health Study (DNHS; DA022720, RC1MH088283, DA022720-05-S1) – populacyjnego badania społecznych i biologicznych uwarunkowań zespołu stresu pourazowego (PTSD) oraz innych chorób psychicznych. Częstość występowania PTSD w Detroit jest ponad dwukrotnie wyższa od średniej krajowej11,12. Identyfikacja biologicznych uwarunkowań PTSD w tej populacji może pomóc w opracowaniu odpowiednich interwencji farmakologicznych i/lub poznawczo-behawioralnych, aby wspomóc osoby cierpiące na to zaburzenie, zarówno w tej populacji miejskiej, jak i w innych populacjach wysokiego ryzyka (np. powracających weteranach wojennych). Nasze laboratorium, wcześniej zlokalizowane na Wayne State University w Detroit w stanie Michigan, zostało wybrane do przetwarzania próbek ze względu na nasze doświadczenie w pracy ze świeżymi próbkami tkanek pochodzącymi z różnych źródeł, konieczność rozpoczęcia obróbki próbek w ciągu 2 hr od momentu pobrania oraz bliskość miejsc pobrań. Korzystając z tej wyjątkowej okazji, naszym celem była optymalizacja procesu w celu uzyskania maksymalnej wydajności DNA, RNA, surowicy oraz mononuklearnych komórek krwi obwodowej (PBMCs) z każdego materiału (łącznie N=1639 próbek pobranych w 5 seriach). Przedstawione tutaj procedury mogą być wykonywane jednocześnie w warunkach pozaklinicznych, dostarczając tym samym materiału wyjściowego (średnie wydajności podano w tabeli 1) do wielu analiz następczych, w tym mikromacierzy, analiz epigenetycznych, RT-PCR w czasie rzeczywistym oraz cytometrii przepływowej.

Rycina 1. Ogólny schemat postępowania. Przedstawiony tutaj ogólny proces obejmuje logistykę pozyskiwania próbek krwi, od zidentyfikowania uczestników wyrażających zgodę, po samo pobranie krwi. Wysokiej jakości frakcje świeżej krwi pełnej (mononuklearne komórki krwi obwodowej; PBMCs, DNA, surowica i RNA) mogą zostać otrzymane w ciągu 2 hr od pobrania, a wszystkie próbki gotowe do analizy mogą być dostępne w ciągu 2 dni. Co więcej, frakcje przygotowane tą metodą nadają się do długoterminowego przechowywania, jeśli próbki nie mają być badane natychmiast. Cały opisany tutaj harmonogram mógłby zostać zrealizowany w ciągu jednego dnia (łącznie ok. 5 hr). Jednak taki dzień byłby niezwykle pracochłonny, szczególnie dla jednego technika, nawet z dużym doświadczeniem w tych technikach. Dlatego zalecamy podział procedur z Dnia 1 pomiędzy co najmniej dwóch techników i zakończenie przetwarzania RNA w Dniu 2. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.