Tutaj opisujemy metodę oceny ekspresji miRNA w płucach, które zgodnie z przewidywaniami regulują geny zapalne, używając myszy wystawionych na działanie ozonu lub przefiltrowanego powietrza na różnych etapach cyklu rujowego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy metodę oceny ekspresji miRNA w płucach, które zgodnie z przewidywaniami regulują geny zapalne, używając myszy wystawionych na działanie ozonu lub przefiltrowanego powietrza na różnych etapach cyklu rujowego.
Profilowanie mikroRNA (miRNA) stało się przedmiotem zainteresowania badaczy zajmujących się różnymi obszarami badawczymi biologii i medycyny. Obecne badania wskazują na obiecującą przyszłość wykorzystania miRNA w diagnostyce i leczeniu chorób płuc. W tym miejscu definiujemy protokół profilowania miRNA w celu zmierzenia względnej obfitości grupy miRNA, które zgodnie z przewidywaniami regulują geny zapalne w tkance płucnej z mysiego modelu zapalenia dróg oddechowych wywołanego ozonem. Ponieważ wykazano, że poziomy krążących hormonów płciowych mogą wpływać na regulację wrodzonej odporności płuc u samic, celem tej metody jest opisanie protokołu profilowania zapalnego miRNA u samic myszy, biorąc pod uwagę etap cyklu rujowego każdego zwierzęcia w momencie ekspozycji na ozon. Zajmujemy się również odpowiednimi podejściami bioinformatycznymi do odkrywania miRNA i metod identyfikacji celów przy użyciu limma, oprogramowania R/Bioconductor i oprogramowania do analizy funkcjonalnej, aby zrozumieć kontekst biologiczny i szlaki związane z różnicową ekspresją miRNA.
mikroRNA (miRNA) to krótkie (od 19 do 25 nukleotydów), naturalnie występujące, niekodujące cząsteczki RNA. Sekwencje miRNA są ewolucyjnie konserwatywne u różnych gatunków, co sugeruje znaczenie miRNA w regulacji funkcji fizjologicznych1. Udowodniono, że profilowanie ekspresji mikroRNA jest pomocne w identyfikacji miRNA, które są ważne w regulacji różnych procesów, w tym odpowiedzi immunologicznej, różnicowania komórek, procesów rozwojowych i apoptozy2. Niedawno miRNA zostały docenione ze względu na ich potencjalne zastosowanie w diagnostyce i terapii chorób. Dla naukowców badających mechanizmy regulacji genów, pomiar ekspresji miRNA może oświecić modele procesów regulacyjnych na poziomie systemu, zwłaszcza gdy informacje o miRNA są łączone z profilowaniem mRNA i innymi danymi w skali genomu3. Z drugiej strony, wykazano również, że miRNA są bardziej stabilne niż mRNA w wielu typach próbek, a także są mierzalne z większą czułością niż białka4. Doprowadziło to do znacznego zainteresowania rozwojem miRNA jako biomarkerów do różnych zastosowań w diagnostyce molekularnej, w tym w chorobach płuc.
W płucach miRNA odgrywają ważną rolę w procesach rozwojowych i utrzymaniu homeostazy. Co więcej, ich nieprawidłowa ekspresja została związana z rozwojem i progresją różnych chorób płuc5. Zapalna choroba płuc wywołana zanieczyszczeniem powietrza wykazała większe nasilenie i gorsze rokowanie u kobiet, co wskazuje, że hormony i cykl rujowy mogą regulować wrodzoną odporność płuc i ekspresję miRNA w odpowiedzi na wyzwania środowiskowe6. W tym protokole wykorzystujemy ekspozycję na ozon, który jest głównym składnikiem zanieczyszczenia powietrza, w celu wywołania formy zapalenia płuc u samic myszy, która występuje przy braku odporności nabytej. Stosując ozon, indukujemy rozwój nadreaktywności dróg oddechowych, która jest związana z uszkodzeniem komórek nabłonka dróg oddechowych oraz wzrostem liczby neutrofili i mediatorów stanu zapalnego w bliższych drogach oddechowych7. Obecnie nie ma dobrze opisanych protokołów charakteryzujących i analizujących miRNA w całym cyklu rujowym u myszy narażonych na działanie ozonu.
Poniżej opisujemy prostą metodę identyfikacji etapów cyklu rujowego i ekspresji miRNA w tkance płucnej samic myszy narażonych na działanie ozonu. Zajmujemy się również skutecznymi podejściami bioinformatycznymi do odkrywania miRNA i identyfikacji celów, z naciskiem na biologię obliczeniową. Analizujemy dane z mikromacierzy za pomocą limma, oprogramowania R/Bioconductor, które zapewnia zintegrowane rozwiązanie do analizy danych z eksperymentów z ekspresją genów8. Analiza danych z macierzy PCR z limma ma przewagę pod względem mocy nad procedurami opartymi na teście t przy użyciu niewielkiej liczby macierzy/próbek do porównania ekspresji. Aby zrozumieć biologiczny kontekst wyników ekspresji miRNA, użyliśmy oprogramowania do analizy funkcjonalnej. Aby zrozumieć mechanizmy regulujące zmiany transkrypcyjne i przewidzieć prawdopodobne wyniki, oprogramowanie łączy zestawy danych dotyczące ekspresji miRNA i wiedzę z literatury9. Jest to zaleta w porównaniu z oprogramowaniem, które po prostu szuka wzbogacenia statystycznego w nakładaniu się na zestawy miRNA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Uniwersytetu Stanowego w Pennsylwanii.
1. Ocena etapu cyklu rujowego
2. Narażenie na ozon
3. Zbieranie płuc
4. Przygotowanie RNA
5. Profilowanie miRNA
6. Analiza danych
7. Analiza danych: Oprogramowanie do analizy funkcjonalnej
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Różne typy komórek obserwowane w mazidłach służą do identyfikacji fazy cyklu rujowego u myszy (Rysunek 1). Są one rozpoznawane na podstawie morfologii komórek. Podczas proestrusy komórki stanowią niemal wyłącznie skupiska okrągłych, dobrze uformowanych jądrowych komórek nabłonkowych (Rysunek 1A). Gdy mysz znajduje się w fazie estrusu, komórki są zrogowaciałymi komórkami nabłonka płaskiego, występującymi w gęstych skupiskach (
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Profilowanie mikroRNA jest korzystną techniką zarówno w diagnostyce chorób, jak i badaniach mechanistycznych. W tym manuskrypcie zdefiniowaliśmy protokół oceny ekspresji miRNA, które zgodnie z przewidywaniami regulują geny zapalne w płucach samic myszy narażonych na działanie ozonu w różnych etapach cyklu rujowego. Opisano metody określania cyklu rujowego, takie jak metoda detekcji wzrokowej16. Opierają się one jednak na jednorazowych pomiarach, a zatem są niewiarygodne. Aby dokładnie zidentyfikow...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.
To badanie było wspierane przez granty z NIH K01HL133520 (PS) i K12HD055882 (PS). Autorzy dziękują dr Joannie Floros za pomoc w eksperymentach z ekspozycją na ozon
.Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Myszy C57BL/6J | Laboratorium Jacksona | 000664 | 8 tygodni |
| UltraPure Water | Thermo Fisher Scientific | 10813012 | |
| Sterylna plastikowa pipeta | Fisher Scientific | 13-711-25 | Pojemność: 1,7 ml |
| Matowe szkiełka mikroskopowe | Thermo Fisher Scientific | 2951TS | |
| Mikroskop świetlny | Świat | MW3-H5 | 10x i 20x obiektyw |
| Ketathesia- Ketamina HCl Injection USP | Henry Schein Animal Health | 55853 | 90 mg / kg. Kontrolowany lek. |
| Sterylny roztwór ksylazyny | Lloyd Laboratories | 139-236 | 10 mg / kg. Kontrolowany lek. |
| Etanol | Fisher Scientific | BP2818100 | Rozcieńczyć wodą do 70% etanolu. |
| Igła o rozmiarze 21 G | BD Biosciences | 305165 | |
| Strzykawka | Fisher Scientific | 329654 | 1 mL |
| Nożyczki operacyjne | World Precision Instruments | 501221, 504613 | 14 cm, ostre/, zakrzywione i 9 cm, proste, cienkie zestaw pęsety z ostrą końcówką |
| World Precision Instruments | 504616 | ||
| Spectrum Rozdrabniacze do tkanek Bessman | Fisher Scientific | 08-418-1 | Pojemność: od 10 do 50 mg |
| probówek do mikrofug bez RNaz | Thermo Fisher Scientific | AM12400 | 1,5 ml |
| odczynnika TRIzol | Thermo Fisher Scientific | 15596026 | |
| Direct-zol RNA MiniPrep Plus | Zymo Research | R2071 | |
| NanoDrop | Thermo Fisher Scientific | ND-ONE-W | |
| Zestaw miScript II RT | Qiagen | 218161 | |
| Reakcja zapalna myszy & Autoimmunizacja miRNA PCR Array | Qiagen | MIMM-105Z | |
| Cienkościenne, wolne od DNaz i RNaz probówki do PCR | Thermo Fisher Scientific | AM12225 dla 20 μ L reakcje | |
| miRNeasy Surowica/Plazma Kontrola skoków | Qiagen | 219610 | |
| Microsoft Excel | Microsoft Corporation | https://office.microsoft.com/excel/ | |
| Ingenuity Analiza ścieżek | Qiagen | https://www.qiagenbioinformatics.com/products/ingenuity-pathway-analysis/ | |
| R Oprogramowanie | Fundacja Rhttps://www.r-project.org/ | ||
| Termocykler lub blok chłodząco-grzewczy | Ogólny dostawca | ||
| Mikrowirówka | Ogólny dostawca | ||
| Cykler do PCR w czasie rzeczywistym | Ogólny dostawca laboratoryjny Pipeta | ||
| wielokanałowa | Ogólny dostawca laboratoryjny Bufor | ||
| do płukania RNA | Zymo Research | R1003-3-48 | 48 mL |
| bufor do trawienia DNA | Zymo Research | E1010-1-4 | 4 ml |
| RNA bufor do płukania wstępnego | Zymo Research | R1020-2-25 | 25 ml |
| Analizator ozonu ultrafioletowego | Teledyne API | Model T400 | http://www.teledyne-api.com/products/oxygen-compound-instruments/t400 |
| Kontrolery przepływu masowego | Sierra Instruments Inc | Flobox 951/954 | http://www.sierrainstruments.com/products/954p.html |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.