$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
UWAGA: Pożywka do hodowli mezenchymalnych komórek macierzystych (pożywka MSC) jest przygotowywana wcześniej, jak wskazano w Tabeli Materiałów.
1. Hodowla komórkowa
UWAGA: Ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste można uzyskać ze szpiku kostnego, tkanki tłuszczowej lub z innych źródeł11. Alternatywnie, hMSC można kupić za pośrednictwem dostawcy. BMSC użyte w tym protokole pochodziły ze szpiku kostnego pacjentów i zostały zakupione od firmy.
- Rozmrozić 1 x 106 BMSC w kolbie T175 zawierającej 20 ml pożywki MSC. Inkubować komórki w temperaturze 37 °C z 5% CO2 i wymieniać pożywkę co 2-3 dni aż do uzyskania 80% zgrywu.
- Umyj komórki 5 ml 1x PBS i wyrzuć PBS.
- Odłączyć komórki, dodając 5 ml 0,05% trypsyny-EDTA i inkubując komórki przez 5 minut w temperaturze 37 °C. Postukać w boki kolby, aby ułatwić oderwanie.
- Dodaj 15 ml pożywki MSC, aby dezaktywować trypsynę, odłącz komórki od powierzchni i pipetuj w górę iw dół, aby uzyskać zawiesiny pojedynczych komórek.
- Zbierz komórki do probówki o pojemności 50 ml i wiruj przez 5 minut przy 300 x g, aby osadzać komórki.
- Ponownie zawiesić komórki w 1 ml pożywki MSC i policzyć komórki za pomocą hemocytometru.
UWAGA: Pierwotne MSCs ludzkiego szpiku kostnego przy 80% zbiegu w kolbie T175 to około 2 x 106 komórek.
- Płytkę hMSC w ilości 2 000 komórek/cm2 w świeżych pożywkach MSC w 5 kolbach T175. Hodować komórki w temperaturze 37 °C z 5% CO2 i wymieniać pożywkę co 2-3 dni, aż do uzyskania 5 kolb z 90% zlewającymi się kolbami T175.
2. Kolekcja EV i biomolekuł związanych z RNA
UWAGA: Pożywka do pobierania EV jest przygotowywana wcześniej (Dulbecco's Modified Eagle's Medium [DMEM] z 10% płodowej surowicy bydlęcej [FBS] i 1% penicyliny/streptomycyny [P/S]). Pożywki do zbierania EV to normalne pożywki MSC, ale przygotowane z komercyjnym FBS (Tabela Materiałów) zubożona w EV. Ma to na celu uniknięcie zanieczyszczenia bydlęcego exRNA przez FBS, który zwykle zawiera exRNA związane z EV, rybonukleoproteinami i lipoproteinami. Do przygotowania małej biblioteki RNA wymagane są exRNA pochodzące z 5 konfluentnych kolb MSC, aby umożliwić budowę biblioteki.
- Przemyć komórki 3x 20 ml PBS na kolbę T175. Dodać 20 ml pożywki do zbierania EV na zlewającą się kolbę T175 MSC i inkubować w temperaturze 37 °C z 5% CO2 przez 48 godzin.
- Zebrać pożywkę i odwirować ją przez 10 minut w temperaturze 300 x g i temperaturze 4 °C.
- Zebrać supernatant i odwirowywać pożywkę przez 20 minut w temperaturze 2 000 x g i temperaturze 4 °C.
- Zebrać supernatant i odwirowywać pożywkę przez 30 minut w temperaturze 15 500 x g i temperaturze 4 °C. Następnie zbierz supernatant.
- Przenieść pożywkę do probówek ultrawirówek i granulować exRNA przez 90 minut w temperaturze 100 000 x g i temperaturze 4 °C. Stosowany jest tutaj wirnik o stałym kącie nachylenia, a pelet jest zakotwiczony z boku rury. Zaznacz bok pokrywki i narysuj okrąg po stronie tuby, w którym spodziewany jest granulek.
- Usuń sklarowany osad, osusz wnętrze probówki, odwracając probówkę na bibułze chłonnym i użyj małych kawałków papieru chłonnego, aby usunąć płyn z wnętrza probówki bez dotykania dna probówki. Zawiesić osad w 200 μl PBS, wirując przez 30 s i pipetując w górę iw dół 20 razy.
- Oceń EV i biomolekuły za pomocą analizy śledzenia nanocząstek (NTA) (Rysunek 2).
UWAGA: EV i biomolekuły można oceniać za pomocą analizy śledzenia nanocząstek (NTA), dynamicznego rozpraszania światła (DLS) lub transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM)12.
- Przechowuj EV i biomolekuły w temperaturze -80 °C do czasu dalszych eksperymentów.
UWAGA: Jeśli EV mają być używane do badań funkcjonalnych, należy dodać 20% glicerolu, aby chronić je przed pęknięciem. W razie potrzeby komórki można pobrać przy użyciu standardowych procedur.
3. EV i biomolekuły związane z RNA zbiór zróżnicowanych komórek
UWAGA: EV i biomolekuły związane z RNA mogą być również pobierane z pożywki do hodowli komórkowych, podczas gdy komórki przechodzą różnicowanie. Przykład przedstawiony w protokole opisuje różnicowanie osteoblastyczne i zbieranie exRNA w 0 i 7 dniu różnicowania. Jeżeli rozróżnienie nie jest wymagane, należy pominąć sekcję 3 i przejść do sekcji 4.
- Przygotuj pożywkę do różnicowania osteoblastycznego (DMEM z 10% FBS, 1% P/S, 10 mM β-glicerofosforanu, 10 nM deksametazonu, 50 μM askorbiniano-2-fosforanu i 10 mM 1,25-witaminy-D3) świeżą za każdym razem.
- Gdy MSCs osiągną 80% zlewu, zmień pożywkę MSC na osteoblastyczne pożywki różnicujące.
- Uzupełnij pożywkę różnicowania osteoblastycznego po 2-3 dniach.
- W 5 dniu różnicowania usunąć pożywkę i przemyć komórki 3x 20 ml PBS na kolbę T175.
- Dodać 20 ml pożywki do zbierania EV zawierającej 10 mM β-glicerofosforanu, 10 nM deksametazonu, 50 μM askorbiniano-2-fosforanu i 10 mM 1,25-witaminy D3 do zlewającej się kolby T175 MSC. Inkubować komórki w temperaturze 37 °C z 5% CO2 przez 48 godzin, aby zapewnić ciągłe różnicowanie podczas zbierania EV i biomolekuł.
- Zbierz pożywkę w dniu 7 i przystąp do izolowania EV i biomolekuł, jak opisano w krokach 2.2-2.6.
- Do kontroli jakości, komórki nasienne w 96 lub 6 dołkach w celu oceny różnicowania za pomocą odpowiednio testu aktywności fosfatazy alkalicznej (ALP) lub ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR).
UWAGA: Rycina 3 jest przykładem pokazującym osteogenne różnicowanie komórek.
4. Ekstrakcja RNA i kontrola jakości
- Próbki z kroku 2.8 rozmrozić na lodzie. Ekstrahuj RNA za pomocą zestawu do izolacji RNA (tabela materiałów).
- Odeluj RNA z kolumny znajdującej się w zestawie do izolacji RNA (tabela materiałów) w 100 μl wody wolnej od RNaz.
- Zagęścić RNA przez wytrącanie etanolu, dodając 1 μl glikogenu, 10 μl 2 M pH 5,5 octanu sodu i 250 μl wstępnie schłodzonego 99% etanolu do 100 μl oczyszczonego RNA.
- Inkubować próbki w temperaturze -20 °C przez noc w celu wytrącenia RNA. Osadzać RNA przez wirowanie przez 20 minut w temperaturze 16 000 x g i temperaturze 4 °C.
UWAGA: Granulka jest biała w wyniku współstrącania z glikogenem.
- Usunąć supernatant i przemyć osad RNA 1 ml 75% etanolu. Ponownie osadzać RNA przez 5 minut w temperaturze 16 000 x g i temperaturze 4 °C.
- Usuń etanol i pozostaw pokrywę probówki RNA otwartą na 5-10 minut, aby wysuszyć osad RNA na powietrzu. Zawiesić osad RNA w 7 μl wody wolnej od RNaz.
- Sprawdź jakość i stężenie RNA za pomocą maszyny do elektroforezy kapilarnej opartej na chipie, aby wykryć RNA zgodnie z protokołem producenta przed budową biblioteki.
UWAGA: Reprezentatywny rozkład wielkości RNA jest pokazany w Rysunek 4.
- W razie potrzeby wyekstrahuj komórkowe RNA za pomocą komercyjnego zestawu do oczyszczania (tabela materiałów).
5. Budowa biblioteki i kontrola jakości
UWAGA: Małe biblioteki RNA są konstruowane przy użyciu komercyjnych zestawów (Tabela Materiałów) z dostosowaniami ze względu na niski poziom wejścia RNA. Budowa biblioteki odbywa się na bloku chłodzonym.
- Schłodzić blok grzewczy dla 0,2 ml probówek PCR na lodzie i odpipetować 5 μl RNA z kroku 4.6 do 0,2 ml probówek PCR wolnych od RNaz na schłodzonym bloku.
- Rozcieńczyć adaptery 3' (1:10) w wodzie wolnej od RNaz w 0,2 ml probówce do PCR bez RNaz. Dodać 0,5 μl rozcieńczonego łącznika i wymieszać z 5 μl RNA, pipetując w górę i w dół 8x, a następnie krótko odwirować, aby zebrać cały płyn na dnie probówki.
- Inkubować mieszaninę RNA i adaptera 3' w temperaturze 70 °C przez 2 minuty w nagrzanym termocyklerze, a następnie umieścić próbkę z powrotem na schłodzonym bloku.
- Dodać 1 μl buforu ligacyjnego, 0,5 μl inhibitora RNazy i 0,5 μl ligazy T4 RNA (mutant delecji) do mieszaniny RNA i adaptora 3'. Wymieszać pipetując 8x w górę i w dół i krótko odwirować.
- Inkubować probówkę w temperaturze 28 °C przez 1 godzinę w nagrzanym termocyklerze.
- Dodać 0,5 μl roztworu zatrzymującego do probówki z probówką z probówką pozostającą w termocyklerze, mieszać pipetując w górę i w dół 8x i kontynuować inkubację w temperaturze 28 °C przez 15 minut.
- Rozcieńczyć adaptery 5' (1:10) w wodzie wolnej od RNaz w 0,2 ml probówce do PCR bez RNaz. Dodać 0,5 μl adaptera 5' do oddzielnej probówki PCR o pojemności 0,2 ml bez RNaz, podgrzewać adapter 5' w temperaturze 70 °C przez 2 minuty w podgrzanym termocyklerze, a następnie umieścić próbkę na schłodzonym bloku.
- Dodaj 0,5 μl 10 nM ATP, 0,5 μl ligazy T4 RNA do rurki adaptera 5', wymieszaj pipetując w górę iw dół 8x i krótko odwiruj, aby zebrać wszystkie płyny na dnie.
UWAGA: Trzymaj adapter 5' na chłodzonym bloku tak długo, jak to możliwe.
- Dodać 1,5 μl mieszaniny adaptera 5' do próbki z kroku 5.6 i bardzo delikatnie wymieszać, pipetując 8x powoli. Inkubować próbkę w temperaturze 28 °C przez 1 godzinę w nagrzanym termocyklerze.
- Rozcieńczyć starter RT w stosunku 1:10 w wodzie wolnej od RNaz w probówce PCR o pojemności 0,2 ml bez RNaz. Dodać 0,5 μl rozcieńczonego startera RT do próbki z kroku 5.9, bardzo delikatnie wymieszać, pipetując powoli w górę i w dół 8 razy i krótko odwirować.
- Inkubować próbkę w temperaturze 70 °C przez 2 minuty w nagrzanym termocyklerze, a następnie umieścić próbkę na schłodzonym bloku.
- Dodaj 1 μl 5x buforu pierwszej nici, 0,5 μl 12,5 mM mieszanki dNTP, 0,5 μl 100 mM ditiotreitolu (DTT), 0,5 μl inhibitora RNazy i 0,5 μl odwrotnej transkryptazy. Mieszaj bardzo delikatnie, pipetując 8 razy w górę i w dół powoli i krótko odwiruj.
- Inkubować próbkę w temperaturze 50 °C przez 1 godzinę w nagrzanym termocyklerze w celu uzyskania cDNA.
- Do cDNA dodać 4,25 μl ultraczystej wody, 12,5 μl mieszanki PCR, 1 μl startera indeksowego i 1 μl startera uniwersalnego. Wymieszać pipetując 8x w górę i w dół i krótko odwirować.
- Umieścić próbkę w termocyklerze i ustawić cykler w następujący sposób: 98 °C przez 30 s; 15 cykli po 98 °C przez 10 s, 60 °C przez 30 s i 72 °C przez 15 s; i zakończyć cykl w temperaturze 72 °C przez 10 min.
UWAGA: Przygotowaną bibliotekę można przechowywać w temperaturze -20 °C przez tydzień.
- Oczyść bibliotekę RNA, oddzielając bibliotekę na żelu DNA i przecinając żel (ekstrakcja żelu) między 140 pz a 160 pz i eluując bibliotekę z żelu zgodnie z protokołem podanym przez zestaw do budowy biblioteki.
UWAGA: W tym badaniu biblioteka przygotowana z kroku 5.15 jest ładowana do komercyjnego żelu (Tabela materiałów), a biblioteka o stężeniu od 140 pz do 160 pz jest oczyszczana przez automatyczny frakcjonator wielkości DNA (Tabela materiałów) zgodnie z protokołem producenta.
- Skoncentruj i umyj bibliotekę od kroku 5.16 za pomocą kolumnowego zestawu do oczyszczania PCR (tabela materiałów), a na koniec wymyj bibliotekę w 10 μl wody wolnej od RNaz.
- Załaduj 1 μl oczyszczonej biblioteki na chip DNA (Tabela materiałów), aby sprawdzić rozmiar biblioteki zgodnie z protokołem producenta.
- Rozcieńczyć 1 μl oczyszczonej biblioteki (1:1000) w 10 mM pH 8,0 Tris-HCl z 0,05% polisorbatem 20 i określić ilościowo bibliotekę za pomocą qPCR przy użyciu komercyjnego zestawu do kwantyfikacji biblioteki w celu ilościowego określenia stężenia biblioteki przy użyciu wzorców DNA zawartych w zestawie.
- Pula równych ilości bibliotek zgodnie z wymaganiami maszyny sekwencjonującej i sekwencjonowania w systemie sekwencjonowania o wysokiej przepustowości.
UWAGA: Budowa biblioteki komórkowego RNA może być wykonana przy użyciu tych samych zestawów, postępując zgodnie ze standardowym protokołem zestawów.
6. Rurociąg bioinformatyczny
UWAGA: To jest wewnętrzny potok, a używane tutaj programy są wymienione w Tabeli Materiałów.
- Przycinanie odczytów o niskiej jakości i usuwanie sekwencji adapterów z odczytów nieprzetworzonych.
- Mapuj czyste odczyty na różne rodzaje RNA.
- Adnotuj tRNA, dopuszczając dwie niezgodności, ponieważ silnie zmodyfikowane sekwencje tRNA powodują częste błędne włączenie zasad przez odwrotną transkryptazę.
- Adnotuj miRNA, mapując na ludzkie miRNA z miRBazy v21, co pozwala na zerowe niezgodności. Ponieważ miRNA podlegają nieszablonowym dodatkom końca 3' A i U, sekwencje, które nie mapują, są przycinane do 3' do trzech A i / lub T ntów, po czym odczyty są mapowane na ludzkie miRNA i inne miRNA z miRBazy v21, co pozwala na zerowe niedopasowania.
- Przypisz do innych odpowiednich małych RNA (snRNA, snoRNA, piRNA i Y RNA), dopuszczając jedno niedopasowanie.
- Zmapuj pozostałe niezmapowane odczyty na długie zestawy danych RNA (rRNA, inne RNA z Rfam i mRNA), aby ocenić degradację.
- Opisz sekwencje do ludzkiego genomu.
- Opisz sekwencje do genomów bakteryjnych.
- Normalizuj ekspresję miRNA za pomocą następującego wzoru: liczba miRNA / całkowita liczba wszystkich zmapowanych miRNA) x 106.