Opisano protokół hybrydyzacji in situ (ISH), który wykorzystuje krótkie oligonukleotydy antysensowne do wykrywania alternatywnych wzorców splicingu pre-mRNA w sekcjach mózgu myszy.
Method Article
Opisano protokół hybrydyzacji in situ (ISH), który wykorzystuje krótkie oligonukleotydy antysensowne do wykrywania alternatywnych wzorców splicingu pre-mRNA w sekcjach mózgu myszy.
Alternatywny splicing (AS) występuje w ponad 90% ludzkich genów. Wzorzec ekspresji alternatywnie splicywanego eksonu jest często regulowany w sposób specyficzny dla typu komórki. Wzorce ekspresji AS są zwykle analizowane za pomocą RT-PCR i RNA-seq przy użyciu próbek RNA wyizolowanych z populacji komórek. Badanie in situ wzorców ekspresji AS dla określonej struktury biologicznej można przeprowadzić za pomocą hybrydyzacji RNA in situ (ISH) przy użyciu sond specyficznych dla eksonów. Jednak to konkretne zastosowanie ISH zostało ograniczone, ponieważ alternatywne eksony są na ogół zbyt krótkie, aby zaprojektować sondy specyficzne dla eksonów. W niniejszym raporcie opisano zastosowanie BaseScope, niedawno opracowanej technologii, która wykorzystuje krótkie oligonukleotydy antysensowne w RNA ISH, do analizy wzorców ekspresji AS w sekcjach mózgu myszy. Ekson 23a nerwiakowłókniakowatości typu 1 (Nf1) jest używany jako przykład ilustrujący, że krótkie sondy ze złączem ekson-ekson wykazują silne sygnały hybrydyzacji o wysokiej swoistości w analizie RNA ISH na odcinkach mózgu myszy. Co ważniejsze, sygnały wykryte za pomocą sond specyficznych dla inkluzji i przeskakiwania eksonów można wykorzystać do wiarygodnego obliczenia procentu splecionych wartości ekspresji eksonu Nf1 23a w różnych obszarach anatomicznych mózgu myszy. Przedstawiono protokół doświadczalny i metodę obliczeniową dla analizy AS. Wyniki wskazują, że BaseScope stanowi nowe, potężne narzędzie do oceny wzorców ekspresji AS in situ.
Alternatywny splicing (AS) to powszechny proces, który zachodzi podczas dojrzewania pre-mRNA. W tym procesie ekson może być w różny sposób włączony do dojrzałego mRNA. W ten sposób, poprzez AS, jeden gen może generować wiele mRNA, które kodują różne produkty białkowe. Szacuje się, że 92–94% ludzkich genów ulega alternatywnemu splicingowi1,2. Nieprawidłowe alternatywne wzorce splicingu wynikające z mutacji genetycznych zostały powiązane z wieloma chorobami, w tym stwardnieniem zanikowym bocznym, dystrofią miotoniczną i rakiem3,4. W związku z tym kluczowe znaczenie ma zbadanie i lepsze zrozumienie alternatywnych mechanizmów regulacyjnych splicingu w celu znalezienia nowych metod leczenia chorób u ludzi.
AS jest często regulowany w sposób specyficzny dla typu komórki. Ważne jest określenie wzorca ekspresji AS określonego genu w danym systemie biologicznym. Staje się to jednak skomplikowane, gdy bada się złożony narząd, który zawiera wiele różnych typów komórek, taki jak mózg lub serce. W tym przypadku idealnym wyborem systemu testowego jest hybrydyzacja RNA in situ (ISH) przy użyciu skrawków tkanki, dzięki czemu wzorzec ekspresji AS określonego genu może być wykryty w wielu typach komórek jednocześnie. Rzeczywiście, sondy specyficzne dla eksonu zostały użyte do oceny poziomów ekspresji alternatywnego exon5,6,7. Jednak to podejście nie nadaje się do analizy wzorców AS z następujących powodów. Po pierwsze, konwencjonalne metody ISH zwykle używają sond dłuższych niż 300 pz, podczas gdy średnia wielkość wewnętrznych eksonów kręgowców (nie pierwszego lub ostatniego eksonu) wynosi 170 nukleotydów8,9. Po drugie, gdy sonda specyficzna dla eksonu jest używana do zbadania wzoru splicingu wewnętrznego alternatywnego eksonu, jedyną izoformą mRNA wykrytą przez sondę jest ta, która zawiera ekson, podczas gdy izoforma mRNA bez eksonu nie może zostać wykryta. W związku z tym obliczenie wartości procentu splicingu (PSI) dla alternatywnego eksonu jest skomplikowane. Co więcej, konwencjonalne fluorescencyjne ISH często łączą ISH z barwieniem immunologicznym, co zmniejsza skuteczność i odporność wykrywania. Na przykład w badaniu, w którym badano indukowane stresem przełączanie izoform splicingu mRNA acetylocholinoesterazy (AChE), digoksygenina została włączona do sondy ISH i wykryta za pomocą przeciwciała anty-digoksygeninowego. Alternatywnie, sonda znakowana biotyną została wykryta przez koniugat fosfatazy alkalicznej/streptawidyny i substrat dla fosfatazy alkalicznej10. Żadna z metod nie wykorzystuje żadnej strategii amplifikacji w celu zwiększenia czułości wykrywania. W rezultacie trudno jest wykryć transkrypty mRNA, które ulegają ekspresji na niskich poziomach. W związku z tym potrzebny jest prostszy i bardziej niezawodny system oznaczania ISH do analizy wzorców ekspresji AS in situ.
BaseScope został niedawno opracowany w oparciu o platformę RNAscope, dobrze znanego i szeroko stosowanego systemu testowego ISH. Oba systemy testowe wykorzystują technologię amplifikacji specyficzną dla celu, która zwiększa czułość detekcji11,12. To, co odróżnia jeden od drugiego, to długość sekwencji docelowej, która wynosi zaledwie 50 nukleotydów w przypadku BaseScope i 300–1000 nukleotydów w przypadku RNAscope. W ten sposób możliwe jest zaprojektowanie sond, które celują w złącza ekson-ekson w celu wykrycia określonych alternatywnych izoform mRNA. W obecnym badaniu ustalono procedurę w celu zbadania wzorców ekspresji AS eksonu 23a neurofibromatozy typu 1 (Nf1), alternatywnego eksonu szeroko badanego w tym samym laboratorium13,14,15,16,17, w sekcjach mózgu myszy. Wyniki pokazują, że BaseScope jest idealnym systemem do badania wzorców ekspresji eksonu 23a Nf1 in situ. Ponieważ ten system testowy można dostosować do analizy wzorców ekspresji AS wielu alternatywnych eksonów, stanowi on potężne nowe narzędzie w badaniach AS.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Wszystkie opisane tutaj eksperymenty z udziałem myszy zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Case Western Reserve. Tytuł protokołu 2016-0068 (PI: Hua Lou) brzmi "Rola alternatywnego splicingu pre-mRNA w rozwoju kręgowców".
UWAGA: Informacje o wszystkich urządzeniach, odczynnikach i materiałach użytych w tym protokole są zawarte w Tabeli Materiałów.
1. Przygotuj sekcje z zatopioną parafiną (FFPE) z formaliną
2. Wstępna obróbka próbki
3. Test ISH
4. Gromadzenie i analiza danych
UWAGA: Użyj skanera slajdów, aby zeskanować obrazy w 40-krotnym powiększeniu.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
BaseScope ISH został przeprowadzony przy użyciu trzech szczepów myszy: myszy typu dzikiego CD1, myszy typu dzikiego C57BL/6J i myszy z mutacją Nf123aIN/23aIN w tle C57BL/6J, w którym ekson 23a jest zawarty we wszystkich typach komórek w wyniku zmodyfikowanych mutacji miejsca splicingu14,15.
Pierwszym krokiem było przetestowanie systemu testowego ISH p...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Niniejszy komunikat informuje o użyciu BaseScope RNA ISH do badania wzorców ekspresji AS w sekcjach mózgu myszy. Wykazano, że antysensowne sondy złączowe egzon-ekson krótszy niż 50 nukleotydów mogą celować w inkluzję eksonu i pomijanie izoform w sposób solidny i specyficzny. Co więcej, uzyskane sygnały można wykorzystać do obliczenia PSI alternatywnego eksonu.
W procedurze przetestowano kilka wariantów. Na przykład przetestowano zamrożone skrawki tkanek wygenerowane przez cięcie kriostatu i wy...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez American Heart Association [Grant-in-Aid 0365274B to H.L.], National Cancer Institute [GI SPORE P50CA150964 to Z.W.], National Institutes of Health [Office of Research Infrastructure Shared Instrumentation Grant S10RR031845 dla Light Microscopy Imaging Facility na Case Western Reserve University] oraz China Scholarship Council [dla X.G.].
Autorzy dziękują Richardowi Lee z Light Microscopy Imaging Core za jego pomoc w skanowaniu preparatów.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Equipment | |||
| Hybrid Oven | Zaawansowana diagnostyka komórek | 241000ACD | |
| Taca do kontroli wilgotności (z pokrywką) | Zaawansowana diagnostyka komórek | 310012 | |
| Płyta grzejna | Fisher Scientific | 1160049SH | |
| Inkubator ogólnego przeznaczenia Imperial III | Lab-Line | 302 | |
| Skaner slajdów | Leica | SCN400 | |
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
| Odczynniki | |||
| < strong>Zestaw do leczenia wstępnego | Advanced Cell Diagnostics | 322381 | |
| Hydrogen | Peroxide Cell Diagnostics | 2000899 | |
| Protease III* | Zaawansowana diagnostyka komórkowa | 2000901 | |
| 10x Target Retrieval | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2002555 | |
| BaseScope Detection RelingKit | Zaawansowana diagnostyka komórek | 332910 | |
| AMP 0 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2001814 | |
| AMP 1 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2001815 | |
| AMP 2 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2001816 | |
| AMP 3 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2001817 | |
| AMP 4 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 16229B | |
| AMP 5-CZERWONY | Zaawansowana diagnostyka komórkowa | 16229C | |
| AMP 6-RED | Zaawansowana diagnostyka komórek | 2001820 | |
| zaawansowana diagnostyka komórek | RED-A | 2001821 | |
| zaawansowana diagnostyka komórek | RED-B | 16230F | |
| 50x Bufor do płukania | Zaawansowana diagnostyka komórek | 310091 | |
| Sonda kontroli ujemnej - mysz DapB-1ZZ | Zaawansowana diagnostyka komórkowa | 701021 | |
| Sonda kontroli pozytywnej - Mysz (mm)-PPIB-1ZZ | Zaawansowana diagnostyka komórkowa | 701081 | |
| kontrola myszy ślizgowej Granulka komórek 3T3 | Zaawansowana diagnostyka komórek | 310045 | |
| Nazwa | Company | Numer katalogowy | Komentarze |
| Inne materiały | |||
| Papier nawilżający | Zaawansowana diagnostyka komórek | 310015 | |
| Stojak do mycia | Master Tech Scientific | 9837976 | |
| Mycie naczyń | American Master Tech Scientific | LWS20WH | |
| Hydrofobowy długopis barierowy | Vector Laboratory | H-4000 | |
| Szkiełka szklane | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Szkło nakrywkowe, 24 mm x 50 mm | Fisher Scientific | 12--545-F | |
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
| Chemicals | |||
| Wodorotlenek amonu | Fisher Scientific | 002689 | |
| 100% etanol (EtOH) | Decon Labs | 2805 | |
| roztwór formalde | Fisher Scientific | SF94-4 | |
| Hematoksylina I | American Master Tech Scientific | 17012359 | |
| Medium montażowe | Vector Labs | H-5000 | |
| Ksylen | Fisher Scientific | 173942 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission