$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Metylacja DNA to główna modyfikacja epigenetyczna zachodząca w komórkach ludzkich. Metylacja DNA odnosi się do powiązania grup metylowych z resztami cytozyny w dinukleotydach CpG. Takie dinukleotydy zwykle znajdują się w klastrach (wyspach CpG) w regionie 5' genów1. W normalnych komórkach większość tych dinukleotydów występuje w stanie niemetylowanym, co umożliwia transkrypcję DNA. Nawiasem mówiąc, wiele nowotworów jest związanych z hipermetylowanymi wyspami CpG i wyciszaniem transkryptomicznym2, szczególnie w genach supresorowych nowotworów, które z kolei przyczyniają się do różnych cech charakterystycznych raka3.
Z drugiej strony, długo przeplatane elementy jądrowe-1 (LINE-1 lub L1) są powtarzalnymi, transpozycyjnymi elementami DNA, które normalnie mają wysoki poziom metylacji na wyspach CpG. Metylacja LINE-1 zapobiega translokacji i pomaga w utrzymaniu integralności genomu. W kilku typach nowotworów LINE-1 jest hipometylowany, co powoduje aktywację, a następnie niestabilność chromosomalną za pośrednictwem retrotranspozycji4. LINE-1 stanowi prawie 17% ludzkiego genomu5, a jego status metylacji może służyć jako wskaźnik globalnych poziomów metylacji genomu6. Uważa się, że globalna hipometylacja LINE-1 poprzedza przejście komórek do fenotypu nowotworu7; W związku z tym jest obiecujący jako potencjalny marker wczesnego początku raka.
Obecnie istnieje kilka metod analizy metylacji, w tym pirosekwencjonowanie, PCR specyficzny dla metylacji, mikromacierze i immunoprecypitacja chromatyny1. Zastosowanie sekwencjonowania nowej generacji umożliwiło również włączenie podejść do wykrywania metylacji DNA obejmujących cały genom. Wiele z tych metod opiera się na DNA poddanym działaniu wodorosiarczynu, w którym niemetylowane cytozyny są przekształcane w uracyl, a cytozyny metylowane pozostają niezmienione. Jednak praca z DNA poddanym działaniu wodorosiarczynu wiąże się z kilkoma pułapkami, takimi jak niekompletna konwersja niemetylowanych cytozyn do uracylu, tendencyjna amplifikacja sekwencji i błędy sekwencjonowania8.
W amplifikacji sondy specyficznej dla metylacji (MSPA), sondy złożone z dwóch oligonukleotydów celują w sekwencje DNA zawierające miejsce restrykcyjne (GCGC) dla wrażliwego na metylację enzymu restrykcyjnego HhaI9. Po hybrydyzacji sond z DNA, każda próbka jest dzielona na dwa zestawy. Sondy w pierwszym zestawie poddawane są podwiązaniu, podczas gdy sondy w drugim zestawie poddawane są podwiązaniu, a następnie trawieniu za pośrednictwem HhaI w niemetylowanych miejscach CGCG. Oba zestawy próbek są następnie amplifikowane metodą PCR, a produkty są rozdzielane za pomocą elektroforezy kapilarnej. Sondy w miejscach niemetylowanych są trawione przez HhaI i nie są wzmacniane podczas PCR, co skutkuje brakiem sygnałów szczytowych. W przeciwieństwie do tego, sondy w miejscach metylacji są chronione przed trawieniem i dlatego są wzmacniane podczas PCR, a następnie generują sygnały szczytowe10.
MSPA ma kilka zalet w porównaniu z alternatywnymi metodami. Po pierwsze, wymaga niewielkiej ilości DNA (50–100 ng) i dobrze nadaje się do analizy DNA z próbek zatopionych w parafinie utrwalonym w formalinie10. Nie wymaga DNA poddanego działaniu wodorosiarczynu; w rzeczywistości nie nadaje się do DNA, które jest modyfikowane w ten sposób. Wiele próbek może być analizowanych w tym samym czasie, a sondy MSPA mogą być zaprojektowane tak, aby celowały w wiele genów lub sekwencji jednocześnie. Dodatkowo sondy są specyficzne i wrażliwe na metylowane DNA, ponieważ miejsce restrykcyjne HhaI odpowiada sekwencji typowej dla wysp CpG10.
To badanie dotyczyło wpływu pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV) pochodzących z kostniakomięsaka (OS) na metylację LINE-1 w mezenchymalnych komórkach macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej (AT-MSC; Rysunek 1). EV to nanoskalowe, połączone błoną pęcherzyki wydzielane przez większość typów komórek. Przenoszą białka, lipidy, mRNA, mikroRNA i dodatkowe cząsteczki z komórek macierzystych11,12. EV pośredniczą w komunikacji międzykomórkowej i odgrywają ważną rolę w kilku stanach patofizjologicznych13,14. Niedawne badanie wykazało, że EV pochodzące z raka mogą przenosić aktywną LINE-1 do komórek biorcy15. Wcześniej informowano, że EV z linii komórkowej HOS-143B mogą zmieniać status metylacji LINE-1 w MSC, oprócz innych efektów genetycznych16.
Podczas hodowli komórek do izolacji EV, ważne jest, aby używać w pożywce wzrostowej surowicy bydlęcej zubożonej w EV, ponieważ EV pochodzące z FBS mogą zakłócać EV z innych źródeł i utrudniać wyniki17,18. Ultrawirowanie jest jedną z najczęstszych metod wyczerpywania EV z FBS. Jest to stosunkowo prosta i opłacalna procedura w porównaniu z alternatywami, takimi jak ultrafiltracja i komercyjne FBS19. W tym przypadku protokół pokazuje również, jak przygotować FBS zubożony w EV za pomocą ultrawirowania.
Ten artykuł przedstawia szczegółowy protokół dla wyżej wymienionych technik, od izolacji EV z linii komórkowej OS do analizy metylacji LINE-1 w MSC traktowanych OS-EV (Rysunek 1).