Artykuł metodologiczny

Ilościowa ocena reakcji łańcuchowej polimerazy w czasie rzeczywistym ekspresji mikroRNA w nerkach i surowicy myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek

DOI:

10.3791/63258

29 kwietnia 2022

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiamy metodę oceny ekspresji mikroRNA w nerkach i surowicy myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek za pomocą ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkrypcją.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MikroRNA (miRNA) to małe, niekodujące RNA składające się z 21-25 zasad. Nie są one przekształcane w białka, ale raczej działają w celu utrudnienia funkcjonowania docelowych informacyjnych RNA (mRNA) poprzez ich destabilizację i zakłócenie ich translacji. Chociaż zbadano profile ekspresji miRNA w różnych narządach i tkankach myszy, nie było standardowych metod oczyszczania i ilościowego oznaczania miRNA nerek i surowicy myszy. Opracowaliśmy skuteczną i wiarygodną metodę ekstrakcji i oceny ekspresji miRNA w surowicy i nerkach myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek.

Metoda wykorzystuje ilościową reakcję łańcuchową polimerazy z odwrotną transkrypcją (qRT-PCR), a protokół wymaga sześciu kroków: (1) przygotowanie myszy z przyspieszoną rezygencją starzenia 1 (SAMR1) i myszy podatnych na starzenie (SAMP1); (2) ekstrakcja próbek surowicy od tych myszy; (3) pobranie próbki nerki od każdej myszy; (4) ekstrakcja całkowitego RNA (w tym miRNA) z próbek nerek i surowicy od każdej myszy; (5) synteza komplementarnego DNA (cDNA) z odwrotną transkrypcją z miRNA; (6) przeprowadzenie qRT-PCR z wykorzystaniem uzyskanego cDNA.

Ten protokół został użyty do potwierdzenia, że w porównaniu z kontrolami, ekspresja miRNA-7218-5p i miRNA-7219-5p została znacząco zmieniona w nerkach i surowicy mysiego modelu niewydolności nerek zależnej od wieku. Protokół ten wyjaśnił również związek między nerką a surowicą mysiego modelu zależnej od wieku niewydolności nerek. Protokół ten można wykorzystać do określenia ekspresji miRNA w nerkach i surowicy myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek.

Wprowadzenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wiadomo, że ekspresja różnych mRNA, które odgrywają ważną rolę zarówno w fizjologii, jak i chorobie (np. zapaleniu, zwłóknieniu, zaburzeniach metabolicznych i raku) jest regulowana przez miRNA, które są krótkimi, niekodującymi RNA, które powodują degradację i hamują transkrypcję mRNA1. W związku z tym możliwe jest, że niektóre miRNA mogą służyć jako nowi kandydaci na biomarkery i/lub cele terapeutyczne dla różnych chorób2,3,4,5. Przeprowadzono badania nad profilami ekspresji miRNA w różnych narządach i tkankach myszy (w tym brain6, heart7, lung8, liver9 i kidney10). Nie ma jednak standardowych ani ustalonych metod ekstrakcji i oceny miRNA w nerkach lub surowicy myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek.

Dlatego stworzyliśmy protokół, który może być używany do niezawodnego oczyszczania i wykrywania ekspresji miRNA w surowicy i nerkach myszy z niewydolnością nerek zależną od wieku. Protokół składa się z sześciu głównych etapów: (1) przygotowanie zarówno 50-tygodniowych samców myszy SAMR1, jak i samców myszy SAMP1; (2) ekstrakcja próbek krwi z żyły głównej dolnej obu szczepów myszy, a następnie użycie probówki szpica z heparyną, a następnie odwirowanie, w celu uzyskania próbki surowicy; (3) Ekstrakcja próbki nerki od myszy - homogenizator krzemowy A służy do oddzielnej homogenizacji próbki nerki, a następnie próbka jest przenoszona do systemu rozdrabniania biopolimerów na kolumnie wirowej mikrowirówki11; (4) ekstrakcja całkowitego RNA (zawierającego miRNA) z próbek surowicy za pomocą kolumny spinowej opartej na błonie krzemionkowej12 oraz ekstrakcja całkowitego RNA zawierającego miRNA z próbek nerek za pomocą kolumny spinowej opartej na błonie krzemionkowej11; (5) synteza komplementarnego DNA (cDNA) z całkowitego RNA przy użyciu odwrotnej transkryptazy, polimerazy poli(A) i startera oligo-dT13,14; i (6) wreszcie, określenie ekspresji miRNA za pomocą qRT-PCR i barwnika interkalacyjnego 13,14.

Ten nowy protokół został oparty na badaniach, które doprowadziły do ekstrakcji i oceny miRNA w różnych typach tkanek11,12,13. Wykazano, że opracowany w protokole system rozdrabniania biopolimerów jest w stanie oczyścić wysokiej jakości całkowite RNA z tkanek11. Ustalono dokładność i czułość aspektów tego protokołu stosowanego do oceny ekspresji miRNA metodą qRT-PCR z barwnikiem interkalacyjnym 13,14, na przykład synteza cDNA z odwrotną transkryptazą, polimerazą poli(A) i starterami oligo-dT z wyekstrahowanego całkowitego RNA. Nowy protokół ma kilka zalet: prostotę, oszczędność czasu i mniej błędów technicznych. Dzięki temu może być stosowany do badań, które wymagają dokładnej i czułej identyfikacji profili miRNA nerek i surowicy. Badania nad wieloma stanami patologicznymi mogą również wykorzystywać nowy protokół.

Profile ekspresji miRNA u myszy SAMP1, które są modelem zależnej od wieku niewydolności nerek, można określić jak pokazano poniżej. U ludzi zależna od wieku niewydolność nerek wiąże się z postępem niewydolności nerek i charakteryzuje się zarówno zwiększeniem obszaru zwłóknienia śródmiąższowego nerek, jak i postępem stwardnienia kłębuszków nerkowych15,16. Niewydolność nerek zależna od wieku jest również ważną i częstą cechą przewlekłej choroby nerek i schyłkowej niewydolności nerek15,16.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół eksperymentalny został zatwierdzony przez Komisję Etyki Zwierząt Uniwersytetu Medycznego Jichi i przeprowadzony zgodnie z Przewodnikiem dla Zwierząt Laboratoryjnych Uniwersytetu Medycznego Jichi i jego wytycznymi dotyczącymi użytkowania i opieki nad zwierzętami doświadczalnymi. W protokole tym wykorzystuje się cztery 50-tygodniowe samce myszy SAMR1 i samce myszy SAMP1 (40-45 g).

1. Pobieranie próbek surowicy

  1. Przygotuj następujące elementy dla każdej myszy: igły 30 G ze strzykawką o pojemności 1,0 ml, probówkę wirówkową o pojemności 1,0 ml ze szpicem i heparyną, probówki do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml, znieczulenie izofluranowe, arkusz korka, 70% etanolu, dwa waciki zwilżone solą fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS), szalka Petriego z PBS, pęseta i nożyczki chirurgiczne.
  2. Znieczulij mysz 1,5% izofluranem i utrzymuj na poziomie 1,5%. Podaj podskórnie środek przeciwbólowy (meloksykam 5 mg/kg), a następnie wstrzyknij 1,0 ml 70% etanolu do brzucha i umieść go w pozycji leżącej na arkuszu korka.
  3. Potwierdź głębokość znieczulenia poprzez zanik odruchu wycofania pedału. Za pomocą pęsety i nożyczek chirurgicznych naciąć skórę brzucha. Przetnij mięśnie i błonę otrzewnową od pęcherza do lewej dolnej krawędzi żeber.
  4. Za pomocą pęsety unieś błonę otrzewnową i wykonaj boczne nacięcie w górnej krawędzi błony otrzewnej nożyczkami chirurgicznymi. Kontynuuj nacięcie wzdłuż najniższej krawędzi żeber.
  5. Zidentyfikuj żyłę główną dolną za pomocą dwóch wacików zwilżonych PBS. Wprowadzić jedną z igieł 30 G ze strzykawką o pojemności 1,0 ml do żyły głównej dolnej, a następnie pociągnąć strzykawkę. Powoli wyciągnij igłę z żyły głównej dolnej, aby uniknąć hemolizy. Przenieś krew do probówki szpica o pojemności 1,0 ml z heparyną, a następnie wymieszaj, kilkakrotnie odwracając probówkę.
    UWAGA: Mysz jest uśpiona przez zwichnięcie szyjki macicy.
  6. Wiruj rurkę szpica w temperaturze pokojowej (RT), 3 000 × g przez 10 minut.
  7. Powoli odsysać supernatant, upewnić się, że nie zawiera osadu, a następnie przenieść go do nieużywanej probówki do mikrowirówki o pojemności 1,5 ml.
  8. Przed użyciem przechowywać probówkę w temperaturze -80 °C.
    UWAGA: W przypadku natychmiastowego przejścia do kroku 3 probówka nie musi być przechowywana w temperaturze -80 °C.

2. Pobieranie próbek nerek

  1. Przygotuj następujące elementy dla każdej myszy: 2,0 ml krioprobówek, znieczulenie izofluranem, arkusz korka, 70% etanol, szalkę Petriego z PBS, pęsetę i nożyczki chirurgiczne.
  2. Znieczulij mysz 1,5% izofluranem i utrzymuj na poziomie 1,5%. Podaj podskórnie środek przeciwbólowy (meloksykam 5 mg/kg), a następnie wstrzyknij 1,0 ml 70% etanolu do brzucha i umieść go w pozycji leżącej na arkuszu korka.
  3. Potwierdź głębokość znieczulenia poprzez zanik odruchu wycofania pedału. Użyj pęsety i nożyczek chirurgicznych, aby wykonać nacięcie w skórze brzucha. Przetnij mięśnie i błonę otrzewnową od pęcherza moczowego do lewej dolnej krawędzi żeber.
  4. Za pomocą pęsety unieś błonę otrzewnej i wykonaj boczne nacięcie w górnej krawędzi błony otrzewnej nożyczkami chirurgicznymi. Kontynuuj nacięcie wzdłuż najniższej krawędzi żeber.
  5. Zidentyfikuj lewą nerkę. Refluksuj go za pomocą PBS, aby wypłukać krew z naczyń, aż nerka zmieni kolor na żółtawo-biały. Najpierw wytnij całą nerkę za pomocą nożyczek chirurgicznych, aby przeciąć lewą tętnicę nerkową i żyłę. Umieścić nerkę na szalce Petriego i dokładnie umyć ją PBS.
    UWAGA: Mysz jest uśpiona przez zwichnięcie szyjki macicy.
  6. Użyj pęsety i nożyczek chirurgicznych, aby pociąć nerkę na próbki 10 mg (10 mg to odpowiednia wielkość próbki do następnego kroku). Umieść każdą próbkę nerki we własnej krioprobówce o pojemności 2,0 ml. Zamknij nakrętkę tuby.
  7. W celu długotrwałego przechowywania należy przenieść każdą krioprobówkę do ciekłego azotu i przechowywać ją w temperaturze -80 °C.

3. Całkowita ekstrakcja RNA z próbki surowicy

  1. Najpierw przygotuj następujące elementy: mieszalnik wirowy, odczynnik do lizy na bazie fenolu/guanidyny, 80% etanolu, 100% etanolu, 100% chloroformu, biopolimerowe kolumny wirowe (w probówkach zbiorczych 2,0 ml11), kolumny wirowe zakotwiczone w membranie (w probówkach zbiorczych 2,0 ml11), bufor do płukania #1 (tj. bufor płuczący zawierający guanidynę i 100% etanolu w stosunku 1:2), bufor do płukania #2 (tj. bufor płuczący zawierający guanidynę i 100% etanol w stosunku 1:4), wodę wolną od RNaz, probówki mikrowirówkowe o pojemności 1,5 ml i probówki do mikrowirówek o pojemności 2,0 ml.
  2. Najpierw weź próbkę surowicy o objętości 200 μl do probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml, a następnie dodaj 1,000 μl odczynnika do lizy na bazie fenolu/guanidyny. Wiruj mieszaninę przez 5 sekund.
  3. Inkubować próbkę w temperaturze pokojowej przez 5 minut.
  4. Dodać 200 μl chloroformu do próbki surowicy w probówce i szczelnie zamknąć nakrętkę probówki. Odwróć probówkę 15x, aby wymieszać chloroform i próbkę surowicy.
  5. Każdą próbkę inkubuje się w temperaturze pokojowej przez 3 minuty. Następnie obracać próbkę w temperaturze 4 °C przez 15 minut przy 12 000 x g.
  6. Przenieść 300 μl supernatantu do nowej probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml bez naruszania osadu. Dodaj 450 μl 100% etanolu i wiruj probówkę przez 5 s.
    UWAGA: We wszystkich poniższych krokach umieść zakotwiczoną w błonie kolumnę wirową w celu oddzielenia RNA i DNA w probówce zbiorczej o pojemności 2.0 ml, aby ją odwirować.
  7. Następnie należy usunąć 700 μl próbki, załadować ją na zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową i zamknąć nakrętkę. Obracać kolumnę w temperaturze pokojowej przez 15 s w temperaturze 8 000 × g i pozostawić supernatant w kolumnie. Wyrzucić osad pozostały w probówce zbiorczej.
  8. Dodać 700 μl buforu płuczącego #1, który jest częścią zestawu surowica/osocza (patrz tabela materiałów) do zakotwiczonej w membranie kolumny wirowej, aby dokładnie oczyścić próbkę. Zamknąć nasadkę kolumny i obracać kolumnę w temperaturze RT przez 15 s w temperaturze 8 000 × g, a supernatant pozostawić w kolumnie. Wyrzucić osad pozostały w probówce zbiorczej.
  9. W celu usunięcia soli śladowych weź 500 μl buforu płuczącego #2 i załaduj go na zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową. Po zamknięciu nasadki kolumny obracać kolumnę w temperaturze RT przez 15 s w temperaturze 8 000 × g i pozostawić supernatant w kolumnie. Wyrzuć granulki z probówki zbiorczej.
  10. W celu usunięcia soli śladowych weź 500 μl 80% etanolu i załaduj go na zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową. Po zamknięciu nasadki kolumny obracać kolumnę w temperaturze RT przez 15 s w temperaturze 8 000 × g i pozostawić supernatant w kolumnie. Wyrzuć granulki z probówki zbiorczej.
  11. Ponownie obracać zakotwiczoną w membranie kolumnę wirującą w temperaturze pokojowej przez 5 minut przy masie 15 000 × g.
  12. Po przeniesieniu zakotwiczonej w membranie kolumny wirowej do nowej probówki zbiorczej o pojemności 1,5 ml, dodaj do kolumny 14 μl wody wolnej od RNaz, aby rozpuścić całkowite RNA. Po zamknięciu nasadki kolumny odczekaj 5 minut z rurką pozostawioną w pozycji RT. Ponownie wiruj kolumnę przez 1 minutę przy 15 000 × g przy RT.
  13. Przed użyciem należy przechowywać probówki z próbkami w temperaturze -80 °C.

4. Ekstrakcja całkowitego RNA z próbki nerki

  1. Najpierw przygotuj następujące elementy: homogenizator silikonowy, lód, mieszalnik wirowy, 100% etanol, 100% chloroform, biopolimerowe kolumny wirowe (w probówkach zbiorczych 2,0 ml 11), kolumny wirowe zakotwiczone w membranie (w probówkach zbiorczych 2,0 ml11), odczynnik do lizy na bazie fenolu/guanidyny, bufor do płukania #1 (ten sam bufor co w kroku 3.1.), bufor do płukania #2 (ten sam bufor co w kroku 3.1.), Woda wolna od RNaz, probówki do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml i probówki do mikrowirówek o pojemności 2,0 ml.
  2. Umieścić próbkę nerki o stężeniu 10 mg w homogenizatorze krzemowym i dodać 700 μl odczynnika do lizy na bazie fenolu/guanidyny.
  3. Ustawić homogenizator. Delikatnie dociśnij i przekręć tłuczek homogenizatora do próbki nerki, aby homogenizować próbkę. Kontynuuj naciskanie i przekręcanie tłuczka, aż próbka nerki zostanie całkowicie zhomogenizowana w odczynniku do lizy na bazie fenolu/guanidyny.
  4. W celu dalszej homogenizacji należy pobrać homogenizowany lizat (w probówce zbiorczej o pojemności 2,0 ml) i przenieść go do biopolimerowej kolumny wirowej.
  5. Odwirować homogenizowany lizat w temperaturze pokojowej przez 3 minuty w temperaturze 14 000 × g, a następnie przenieść cały wytrącony osad do nieużywanej probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml w celu odwrócenia wytrąconego osadu
  6. Wymieszać osad ze 140 μl chloroformu w probówce, a następnie szczelnie zamknąć nakrętkę probówki. Odwróć probówkę 15x, aby wymieszać lizat i chloroform.
    UWAGA: Chloroform może być bezpiecznie stosowany bez kaptura.
  7. Inkubować próbkę w temperaturze pokojowej przez 2-3 minuty. Odwirowywać próbkę w temperaturze 4 °C przez 15 minut w temperaturze 12 000 × g.
  8. Przenieść supernatant (zwykle o pojemności ~300 μl) do nowej probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml, nie naruszając osadu. Dodaj 1,5-krotność jego objętości (która zwykle wynosi ~450 μL) 100% etanolu. Mieszaj mieszaninę przez 5 s.
    UWAGA: We wszystkich poniższych krokach umieść zakotwiczoną w błonie kolumnę wirową do oddzielania RNA i DNA w probówce zbiorczej o pojemności 2.0 ml, aby ją odwirować.
  9. Załadować 700 μl próbki na jedną z zakotwiczonych w membranie kolumn wirowych. Zamknąć nakrętkę i odwirować kolumnę przy 15 000 × g przez 15 s. Wytrącony lizat pozostały w probówce zbiorczej należy wyrzucić.
  10. Dodaj 700 μl buforu do płukania #1 do kolumny wirowej, aby dokładnie ją umyć. Zamknąć nakrętkę i odwirować kolumnę przy 15 000 × g przez 15 s. Wytrącony lizat pozostały w probówce zbiorczej należy wyrzucić.
  11. W celu usunięcia śladowych ilości soli załadować 500 μl buforu płuczącego #2 na zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową. Po zamknięciu pokrywy kolumny należy ją odwirować przy ciśnieniu 15 000 × g przez 15 s. Wytrącony lizat wyrzucić do probówki zbiorczej.
  12. Powtórz krok 4.11.
  13. Ponownie odwirować zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową przez 1 minutę przy sile 15 000 × g. Wytrącony lizat wyrzucić do probówki zbiorczej.
  14. Weź zakotwiczoną w membranie kolumnę wirową i przenieś ją do nowej probówki zbiorczej o pojemności 1,5 ml. Dodaj 30 μl wody wolnej od RNaz do kolumny, aby rozpuścić całkowite RNA. Po zamknięciu nasadki kolumny należy odczekać 5 minut z probówką w temperaturze pokojowej, a następnie odwirować kolumnę przez 1 minutę w stężeniu 15 000 × g.
  15. Przenieść całkowitą objętość próbki zawierającej całkowite RNA do nowej probówki do mikrowirówki. Umieść probówkę na lodzie i zmierz całkowite stężenie RNA za pomocą spektrofotometrii. Upewnij się, że całkowite stężenie RNA wynosi ~300-1,500 ng/μL.
  16. Przed użyciem należy przechowywać probówki zawierające próbki w temperaturze -80 °C.

5. Synteza cDNA z odwrotną transkrypcją całkowitego RNA w surowicy

UWAGA: Minimalne informacje potrzebne do publikacji wytycznych dotyczących ilościowych eksperymentów PCR w czasie rzeczywistym (MIQE) zalecają stosowanie lepszych praktyk eksperymentalnych w celu uzyskania wiarygodnych, jednoznacznych wyników17. W tym protokole cDNA jest syntetyzowane z całkowitego RNA oczyszczonego w dwuetapowej procedurze przy użyciu odwrotnej transkryptazy, polimerazy poli(A) i starterów oligo-dT.

  1. Przygotuj najpierw: mieszalnik wirowy, termocykler, ośmiodołkowe probówki paskowe, nakrętkę każdej ośmioczęściowej probówki, wodę destylowaną, lód, zestaw odwrotnej transkryptazy (patrz Tabela Materiałów)13,14 w stanie stopionym i 1,5 ml probówek do mikrowirówek.
  2. Uruchom termocykler.
  3. Przygotować roztwór mieszanki wzorcowej; aby uzyskać łącznie 8,0 μl mieszanki wzorcowej na ośmiodołkową probówkę z paskami, dodać 2,0 μl mieszaniny odwrotnej transkryptazy (dołączonej do zestawu) i 2,0 μl mieszaniny 10x kwasów nukleinowych do 4,0 μl buforu do odwrotnej transkrypcji w probówce mikrowirówki o pojemności 1,5 ml.
  4. Umieścić 8,0 μl roztworu mieszanki głównej w każdej probówce ośmiodołkowej probówki paskowej.
  5. Umieścić 12 μl podwielokrotności całkowitego RNA w każdej probówce ośmiodołkowej probówki paskowej i zamknąć nakrętkę probówki. Odwirować probówkę przez 15 s w temperaturze pokojowej i 2 000 × g.
  6. Umieścić probówkę w termocyklerze i inkubować przez 60 minut w temperaturze 37 °C. Inkubować próbkę przez dodatkowe 5 minut w temperaturze 95 °C w celu syntezy cDNA.
  7. Po inkubacji przenieś cDNA do nowej probówki mikrowirówkowej o pojemności 1,5 ml. Rozcieńczyć cDNA dziesięciokrotnie (1:10) wodą destylowaną. Wirować i odwirowywać probówkę przez 5 s w temperaturze pokojowej i 2 000 × g.
  8. Rozcieńczone cDNA należy tymczasowo przechowywać na lodzie. Przed użyciem rozcieńczone próbki należy przechowywać w temperaturze -80 °C.

6. Synteza cDNA z odwrotną transkrypcją całkowitego RNA w nerkach

UWAGA: Wytyczne MIQE zachęcają do stosowania lepszych praktyk eksperymentalnych, aby zapewnić wiarygodne i jednoznaczne wyniki17. Protokół ten wykorzystuje odwrotną transkryptazę, polimerazę poli(A) i startery oligo dT do syntezy cDNA z 1,0 μg oczyszczonego całkowitego RNA w dwuetapowej procedurze.

  1. Najpierw przygotuj następujące elementy: mieszalnik wirowy, termocykler, probówki mikrowirówkowe o pojemności 1,5 ml, ośmiodołkowe probówki paskowe, nasadkę każdej probówki ośmiopaskowej, wodę destylowaną, lód i zestaw do odwrotnej transkryptazy (patrz Tabela materiałów)13,14 w stanie stopionym.
  2. Uruchom termocykler.
  3. Przygotować roztwór mieszaniny wzorcowej; aby uzyskać łącznie 8,0 μl roztworu mieszaniny wzorcowej na probówkę, dodać 2,0 μl mieszaniny odwrotnej transkryptazy, która jest dołączona do zestawu i 2,0 μl mieszaniny 10x kwasów nukleinowych do 4,0 μl buforu do odwrotnej transkrypcji.
  4. Dodać 8,0 μl roztworu mieszanki głównej do każdej probówki z ośmiodołkową probówką paskową.
  5. Dostosuj całkowitą gęstość RNA w następujący sposób. W celu oddzielenia 1,0 μg całkowitego RNA od próbki nerki za pomocą 12 μl wody wolnej od RNaz, należy pobrać odpowiednią ilość całkowitego RNA i przenieść ją do wody destylowanej, stosując stężenie zmierzone w sposób opisany powyżej (w kroku 4.15).
    UWAGA: W przypadku zanieczyszczenia DNA, zanieczyszczone DNA jest koamplifikowane za pomocą qRT-PCR.
  6. Wykonaj ten sam proces, który opisano powyżej w krokach 5.5.-5.8.

7. qRT-PCR miRNA

UWAGA: Metoda interkalatora jest używana do qRT-PCR miRNA. Startery są używane do RNA: U6 small nuclear 2 (RNU6-2), miRNA-223-3p, miRNA-423-5p, miRNA-7218-5p i miRNA-7219-5p.

  1. Przygotuj następujące elementy: mieszalnik wirowy, system PCR w czasie rzeczywistym, 96-dołkową płytkę reakcyjną do qRT-PCR, folię klejącą do 96-dołkowej płytki reakcyjnej, aplikator folii adhezyjnej, 96-dołkowy wirnik wirówki, startery specyficzne dla miRNA, zestaw PCR na bazie zielonego barwnika zawierający 2x mieszankę główną PCR i 10x uniwersalny starter (patrz Tabela Materiałów)13,14, i probówkę do mikrowirówek o pojemności 1,5 ml.
  2. Po wymieszaniu ich w probówce mikrowirówki o pojemności 1,5 ml należy przemieszać: 6,25 μl wody destylowanej, po 1,25 μl 5 μM startera miRNA rozpuszczonego w wodzie wolnej od nukleaz, 12,5 μl 2x mieszanki głównej PCR i 2,5 μl 10 ml uniwersalnego startera.
  3. Przygotować i rozpuść zsyntetyzowane cDNA zgodnie z opisem w Kroku 5 (surowica) lub Kroku 6 (nerka). Wirować i odwirowywać cDNA przez 5 s.
  4. Pobrać 22,5 μl porcji odczynnika (jak opisano w kroku 7.2 powyżej) i umieścić je oddzielnie w każdym dołku płytki 96-dołkowej.
  5. Dodać 2,5 μl porcji cDNA do każdego dołka płytki.
  6. Aby przymocować folię samoprzylepną do płytki, użyj aplikatora folii samoprzylepnej. Odwirować płytkę przez 30 s przy 1 000 x g w 96-dołkowym wirniku wirówki. Ustabilizuj reakcję na dnie każdej studzienki.

8. Korzystanie z systemu PCR w czasie rzeczywistym i oprogramowania do uruchomienia programu cyklicznego PCR

  1. Rozpocznij system PCR w czasie rzeczywistym. Umieść utworzoną tabliczkę zgodnie z opisem w kroku 7.6. w systemie PCR w czasie rzeczywistym. Zmodyfikuj ustawienia; podaj nazwę eksperymentu, a następnie wybierz 96-dołkowy (0,2 ml) jako typ eksperymentu systemu, porównawczy CT (ΔΔCT) jako metodę oznaczania ilościowego, standardowy jako tryb pracy systemu i zielone odczynniki SYBR jako odczynniki do wykrywania sekwencji docelowej.
  2. Podaj nazwy próbki i docelowych miRNA oraz nazwij próbkę i docelowe miRNA w każdym dołku. Przypisz zduplikowane próbki, aby uzyskać dane odpowiednie do potwierdzenia wyników, a następnie wybierz próbkę referencyjną i kontrolę endogenną. Aby barwnik miał być używany jako odniesienie pasywne, wybierz opcję brak. Aby wyeliminować zanieczyszczenie krzyżowe odczynników, należy ustawić ujemną odwrotną transkryptazę i kontrolę bez matrycy dla ekspresji miRNA.
  3. Następnie upewnij się, że objętość reakcji jest ustawiona na 20 μl, a warunki cyklu PCR są ustawione w następujący sposób: 95 °C przez 15 min, następnie 40 cykli denaturacji w 94 °C przez 15 s, wyżarzanie w 55 °C przez 30 s, a na koniec przedłużenie w 70 °C przez 30 s.
  4. Kliknij przycisk Analizuj w oprogramowaniu systemu, aby przeanalizować dane qRT-PCR po zakończeniu procesu. Upewnij się, że linia progowa automatycznie wybrana przez program jest odpowiednia dla każdej studzienki.
  5. Sprawdź wartość cyklu progowego (CT) endogennej kontroli i docelowych miRNA analizowanych w każdej próbce. Określ wartości CT przez przecięcie krzywej wzmocnienia i linii progowej.
    UWAGA: W niniejszym badaniu RNU6-2 i miRNA-423-5p zastosowano jako endogenne kontrole docelowych poziomów ekspresji miRNA, a metodę ΔΔCT zastosowano do określenia względnych poziomów ekspresji każdego docelowego miRNA18.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dla modelu myszy z zależnym od wieku zaburzeniem czynności nerek, użyliśmy 50-tygodniowych samców myszy SAMP1 o wadze 40-45 g. Około 0,8 ml krwi na mysz zostało pobrane i przeniesione do 1,0 ml probówki szpica z heparyną, odwróconej i odwirowanej. Każda nerka została przepłukana PBS, wypreparowana i przechowywana w ciekłym azocie do dalszej analizy. Pięćdziesięciotygodniowe myszy SAMR1 służyły jako kontrola. Na podstawie danych miRNA qRT-PCR uzyskanych przy użyciu tego zależnego od wieku modelu niewydolności nerek zaobserwowaliśmy, że poziom miRNA-7219-5p w nerkach był znacznie podwyższony, a poziom nerek miRNA-7218-5p był znacznie obniżony u myszy SAMP1 w porównaniu z kontrolami (Rysunek 1). Poziomy w surowicy zarówno miRNA-7219-5p, jak i miRNA-7218-5p były znacznie zwiększone u myszy SAMP1 w porównaniu z kontrolami (Ryc. 2). Poziomy ekspresji miRNA-223-3p nie zmieniły się w żadnym ze szczepów oraz między nerkami a surowicą (Rysunek 1 i Figura 2).

figure-results-1
Rysunek 1: Zróżnicowane ekspresje mikroRNA w nerkach myszy SAMP1. analiza qRT-PCR ekspresji miRNA-223-3p, miRNA-7218-5p i miRNA-7219-5p u myszy SAMR1 (kontrola, n = 4) i myszy SAMP1 (n = 4). Dane są średnimi ± błędem standardowym (słupki błędów); Do analizy różnic między grupami wykorzystano testy T; p < 0,05 uznano za istotne (*p < 0,05), gdzie indziej niesklasyfikowane: nieistotne. Skróty: miRNA = mikroRNA; SAMP1 = mysz podatna na przyspieszone starzenie; SAMR1 = odporność myszy przyspieszona starzeniem 1; qRT-PCR = ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy z odwrotną transkrypcją. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2: Zróżnicowane ekspresje miRNA w surowicy myszy SAMP1. analiza qRT-PCR ekspresji miRNA-223-3p, miRNA-7218-5p i miRNA-7219-5p u myszy SAMR1 (kontrola, n = 4) i myszy SAMP1 (n = 4). Dane są średnie± SE (słupki błędów); Testy t wykorzystano do zbadania istotnych różnic między grupami. *p < 0,05 za pomocą testu t. Skróty: miRNA = mikroRNA; SAMP1 = mysz podatna na przyspieszone starzenie; SAMR1 = odporność myszy przyspieszona starzeniem 1; qRT-PCR = ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy z odwrotną transkrypcją Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poziomy ekspresji docelowych miRNA udało się określić za pomocą opisanego powyżej protokołu z wykorzystaniem qRT-PCR. Ocena wyekstrahowanych miRNA jest ważnym krokiem w uzyskaniu znaczących danych qRT-PCR. Aby potwierdzić odpowiednią jakość miRNA przed wykonaniem qRT-PCR, należy zastosować spektrofotometrię w celu określenia stosunku absorbancji przy 260 nm do tej przy 280 nm. Może dojść do zanieczyszczenia DNA i/lub dimerów starterów w każdym dołku płytki reakcyjnej może być obecny, jeśli qRT-PCR nie zapewnia pojedynczej amplifikacji PCR o oczekiwanej długości i temperaturze topnienia lub jeśli zapewnia monomodalną krzywą topnienia.

Poziomy ekspresji MiRNA można ocenić za pomocą kilku metod innych niż qRT-PCR, w tym northern blot, mikromacierzy i testów ochrony rybonukleazami. Jednak metoda qRT-PCR jest czułą, dokładną, prostą i powtarzalną procedurą, która wymaga mniejszej objętości próbki niż te, które są wymagane do testów ochrony przed northern blotting i rybonukleazą19. Ponieważ mikromacierze mogą jednocześnie mierzyć ekspresję dziesiątek tysięcy miRNA, można je wykorzystać do identyfikacji potencjalnych markerów miRNA. Dane z mikromacierzy wykazują również wysoką ogólną korelację z danymi uzyskanymi za pomocą qRT-PCR20. Nie osiągnięto jednak konsensusu co do optymalnej metodologii porównywania danych z mikromacierzy uzyskanych w różnych badaniach21.

Ocena miRNA w surowicy ma następujące cechy. Po pierwsze, łatwo jest zebrać surowicę, a ponieważ miRNA surowicy są odporne na zamarzanie i rozmrażanie, temperaturę i kwas, miRNA mogą być dobrymi biomarkerami. Po drugie, istnieje wysoka homologia miRNA między gatunkami, a wyniki eksperymentów na zwierzętach można łatwo ekstrapolować na ludzi. Po trzecie, miRNA w surowicy wykazały potencjał do wykorzystania jako leki terapeutyczne3. Kilka badań wykazało również, że poziom ekspresji miRNA w narządach jest skorelowany z miRNA w surowicy 22,23,24. W niniejszym badaniu miRNA-223-3p, którego poziomy w nerkach nie wykazały znaczącej różnicy między myszami SAMR1 i SAMP1, nie wykazały również znaczącej różnicy między szczepami w surowicy. Natomiast miRNA-7218-5p i miRNA-7219-5p, których poziomy nerek wykazały istotną różnicę między myszami SAMR1 i SAMP1, wykazały znaczne różnice między szczepami w surowicy.

Ten protokół ma następujące ograniczenia. Po pierwsze, jego przydatność nie została zweryfikowana w innych narządach, takich jak wątroba i płuca, a po drugie, nie została przetestowana na innych zwierzętach laboratoryjnych, takich jak szczury, psy i świnie. Kilka grup badawczych wykorzystało ten protokół do oczyszczania i wykrywania miRNA za pomocą qRT-PCR i poinformowało, że protokół ten umożliwił oczyszczenie wysokiej jakości RNA z tkanek i surowicy 13,14,22,23,24. Wykazano, że metoda ta ma wysoką dokładność i czułość w wykrywaniu ekspresji miRNA 13,14,22,23,24. Wyniki niniejszego badania pokazują, że protokół ten może z powodzeniem wykrywać ekspresję miRNA w surowicy i nerkach myszy. Dlatego protokół może być stosowany do określania profili ekspresji miRNA w surowicy i nerkach u myszy z różnymi patologiami. Ze względu na prostotę protokołu, jednocześnie można przetwarzać dużą liczbę próbek. Analizy ekspresji wielu miRNA w różnych stanach patologicznych nerki mogą zatem wykorzystywać opisany w niniejszym dokumencie protokół.

Istnieją pewne aspekty protokołu, o których należy pamiętać. Aby uniknąć degradacji oczyszczonych miRNA, która nastąpiłaby w temperaturze pokojowej, miRNA muszą być przechowywane na lodzie. Próbki nerek muszą być homogenizowane aż do całkowitego rozpuszczenia w odczynniku do lizy. Nerka myszy zawiera znaczną ilość tkanki łącznej, która jest nierozpuszczalna w odczynniku do lizy, a zatem do dalszej homogenizacji wymagany jest rozdrabniacz kolumnowy. Ponadto odpowiednie endogenne kontrolne miRNA (o stabilnej ekspresji wśród próbek) powinno być walidowane przez cały czas trwania eksperymentu qRT-PCR. Dzieje się tak, ponieważ interferencja różnych substancji podczas wykonywania tego protokołu może zmienić poziomy ekspresji endogennych kontrolnych miRNA, co może pogorszyć wyniki. Podsumowując, w artykule opisano protokół qRT-PCR do wykrywania, oczyszczania i oceny ekspresji miRNA w surowicy i nerkach myszy z zależną od wieku niewydolnością nerek.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy oświadczają, że nie pozostają w konflikcie interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
1,0 ml szpica z heparynąGreiner-bio-one450534
Buffer RPE (bufor płuczący #2 zawierający guanidynę i etanol w stosunku 1:4)Qiagen79216Bufor płuczący 2
Bufor RWT (bufor płuczący #1 zawierający guanidynę i etanol w stosunku 1:2)Qiagen1067933Bufor do płukania 1
MicroAmp Optyczna 96-dołkowa płytka reakcyjna do qRT-PCRThermo Fisher Scientific431681396-dołkowa płytka reakcyjna
Optyczna folia samoprzylepna MicroAmpThermo Fisher Scientific4311971Folia samoprzylepna do 96-dołkowej płytki reakcyjnej
miRNA-223-3p starterQiagenMS000038715'-CGUGUAUUUGACAAGCUGAGU
G-3'miRNA-423-5p
PrimerQiagenMS000120055'-UGAGGGGCAGAGAGCGAGACU
UU-3'
Starter miRNA-7218-5pQiagenMS000680675'-UGCAGGGUUUAGUGUAGAGGG
-
starterQiagenMS000680815'-UGUGUUAGAGCUCAGGGUUGA
GA-3'miRNeasy
Mini kitQiagen217004Kolumna wirowa zakotwiczona w membranie w probówce zbiorczej o pojemności 2,0 ml
miRNeasy Zestaw Serum/PlasmaQiagen217184Kolumna wirowa zakotwiczona w membranie w probówce zbiorczej o pojemności 2,0 ml
Zestaw miScript II RT (bufor do odwrotnej transkrypcji)Qiagen218161Zestaw do odwrotnej transkryptazy
miScript SYBR Zielony zestaw do PCRQiagen218073Zestaw do PCR na bazie zielonego barwnika
NiszczarkaQIA Qiagen79654Biopolimerowe kolumny wirowe w probówce zbiorczej o pojemności 2,0 ml
Odczynnik do lizy QIAzol (liza na bazie fenolu/guanidyny odczynnik)Qiagen79306Odczynnik do lizy na bazie fenolu/guanidyny
QuantStudio 12K Flex System Real-Time PCR ThermoFisher Scientific4472380Narzędzie do PCR w czasie rzeczywistym
QuantStudio 12K Flex w wersji oprogramowania 1.2.1.Thermo Fisher Scientific 4472380Oprogramowanie instrumentu do PCR w czasie rzeczywistym
Woda wolna od RNazQiagen129112
RNU6-2 starterQiagenMS00033740Nieujawnione ze względu na poufność
Myszy męskie SAMP1Nippon SLC CorporationNie przypisano
Samce myszySamr1 Nippon SLC CorporationNie przypisano
Standard biomasy TakaraTakara Bio9790BHomogenizator krzemu
3'miRNA-7219-5p

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. The novel regulatory role of lncRNA-miRNA-mRNA axis in cardiovascular diseases. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 22 (12), 5768-5775 (2018).">Huang, Y. The novel regulatory role of lncRNA-miRNA-mRNA axis in cardiovascular diseases. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 22 (12), 5768-5775 (2018).
  2. MiRNA-106b-5p in human cancers: diverse functions and promising biomarker. Biomedicine and Pharmacotherapy. 127, 110211(2020).">Yang, C., Dou, R., Yin, T., Ding, J. MiRNA-106b-5p in human cancers: diverse functions and promising biomarker. Biomedicine and Pharmacotherapy. 127, 110211(2020).
  3. MicroRNA. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 141 (4), 1202-1207 (2018).">Lu, T. X., Rothenberg, M. E. MicroRNA. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 141 (4), 1202-1207 (2018).
  4. Metastatic breast cancer: the potential of miRNA for diagnosis and treatment monitoring. Cancer and Metastasis Reviews. 34 (1), 145-155 (2015).">McGuire, A., Brown, J. A., Kerin, M. J. Metastatic breast cancer: the potential of miRNA for diagnosis and treatment monitoring. Cancer and Metastasis Reviews. 34 (1), 145-155 (2015).
  5. MicroRNAs in endometriosis: biological function and emerging biomarker candidates. Biology of Reproduction. 100 (5), 1135-1146 (2019).">Bjorkman, S., Taylor, H. S. MicroRNAs in endometriosis: biological function and emerging biomarker candidates. Biology of Reproduction. 100 (5), 1135-1146 (2019).
  6. miRNA and circRNA expression patterns in mouse brain during toxoplasmosis development. BMC Genomics. 21 (1), 46(2020).">Zhou, C. X., et al. miRNA and circRNA expression patterns in mouse brain during toxoplasmosis development. BMC Genomics. 21 (1), 46(2020).
  7. Downregulated miRNA-26a-5p induces the apoptosis of endothelial cells in coronary heart disease by inhibiting PI3K/AKT pathway. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 23 (11), 4940-4947 (2019).">Jing, R., Zhong, Q. Q., Long, T. Y., Pan, W., Qian, Z. X. Downregulated miRNA-26a-5p induces the apoptosis of endothelial cells in coronary heart disease by inhibiting PI3K/AKT pathway. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 23 (11), 4940-4947 (2019).
  8. miR-34b-5p inhibition attenuates lung inflammation and apoptosis in an LPS-induced acute lung injury mouse model by targeting progranulin. Journal of Cellular Physiology. 233 (9), 6615-6631 (2018).">Xie, W., et al. miR-34b-5p inhibition attenuates lung inflammation and apoptosis in an LPS-induced acute lung injury mouse model by targeting progranulin. Journal of Cellular Physiology. 233 (9), 6615-6631 (2018).
  9. Circulating microRNAs in exosomes indicate hepatocyte injury and inflammation in alcoholic, drug-induced, and inflammatory liver diseases. Hepatology. 56 (5), 1946-1957 (2012).">Bala, S., et al. Circulating microRNAs in exosomes indicate hepatocyte injury and inflammation in alcoholic, drug-induced, and inflammatory liver diseases. Hepatology. 56 (5), 1946-1957 (2012).
  10. MicroRNA expression profiling in diabetic kidney disease. Translational Research. 237, 31-52 (2021).">Ishii, H., et al. MicroRNA expression profiling in diabetic kidney disease. Translational Research. 237, 31-52 (2021).
  11. http://hdl.handle.net/10803/671499 (2019).">Latorre Luque, J. Relevance of the epigenetic regulation exercised by hepatic microRNAs in the fatty liver arena: from the bedside to the bench. , Available from: http://hdl.handle.net/10803/671499 (2019).
  12. Serum microRNA levels in diabetes mellitus. Diagnostics (Basel). 11 (2), 284(2021).">Mastropasqua, R., et al. Serum microRNA levels in diabetes mellitus. Diagnostics (Basel). 11 (2), 284(2021).
  13. MicroRNA detection in prostate tumors by quantitative real-time PCR (qPCR). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (63), e3874(2012).">Gordanpour, A., Nam, R. K., Sugar, L., Bacopulos, S., Seth, A. MicroRNA detection in prostate tumors by quantitative real-time PCR (qPCR). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (63), e3874(2012).
  14. Efficient and accurate analysis of microRNA using a specific extension sequence. Molecular Biology Reports. 45 (4), 611-619 (2018).">Ahn, J. H., Kwak, J., Lee, J. H., Lee, S. S. Efficient and accurate analysis of microRNA using a specific extension sequence. Molecular Biology Reports. 45 (4), 611-619 (2018).
  15. Structural and functional changes With the aging kidney. Advances in Chronic Kidney Disease. 23 (1), 19-28 (2016).">Denic, A., Glassock, R. J., Rule, A. D. Structural and functional changes With the aging kidney. Advances in Chronic Kidney Disease. 23 (1), 19-28 (2016).
  16. The aging kidney: physiological changes. Advances in Chronic Kidney Disease. 17 (4), 302-307 (2010).">Weinstein, J. R., Anderson, S. The aging kidney: physiological changes. Advances in Chronic Kidney Disease. 17 (4), 302-307 (2010).
  17. The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clinical Chemistry. 55 (4), 611-622 (2009).">Bustin, S. A., et al. The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments. Clinical Chemistry. 55 (4), 611-622 (2009).
  18. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).">Livak, K. J., Schmittgen, T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 25 (4), 402-408 (2001).
  19. Validation of array-based gene expression profiles by real-time (kinetic) RT-PCR. The Journal of Molecular Diagnostics. 3 (1), 26-31 (2001).">Rajeevan, M. S., Vernon, S. D., Taysavang, N., Unger, E. R. Validation of array-based gene expression profiles by real-time (kinetic) RT-PCR. The Journal of Molecular Diagnostics. 3 (1), 26-31 (2001).
  20. Reproducibility of quantitative RT-PCR array in miRNA expression profiling and comparison with microarray analysis. BMC Genomics. 10, 407(2009).">Chen, Y., Gelfond, J. A., McManus, L. M., Shireman, P. K. Reproducibility of quantitative RT-PCR array in miRNA expression profiling and comparison with microarray analysis. BMC Genomics. 10, 407(2009).
  21. Gene expression levels assessed by oligonucleotide microarray analysis and quantitative real-time RT-PCR -- how well do they correlate. BMC Genomics. 6, 59(2005).">Dallas, P. B., et al. Gene expression levels assessed by oligonucleotide microarray analysis and quantitative real-time RT-PCR -- how well do they correlate. BMC Genomics. 6, 59(2005).
  22. miRNA profiling in serum and tissue samples to assess noninvasive biomarkers for NSCLC clinical outcome. Tumour Biology. 37 (4), 5503-5513 (2016).">Petriella, D., et al. miRNA profiling in serum and tissue samples to assess noninvasive biomarkers for NSCLC clinical outcome. Tumour Biology. 37 (4), 5503-5513 (2016).
  23. miRNA-146a-5p is upregulated in serum and cartilage samples of patients with osteoarthritis. Polski Przeglad Chirurgiczny. 91 (3), 1-5 (2019).">Skrzypa, M., et al. miRNA-146a-5p is upregulated in serum and cartilage samples of patients with osteoarthritis. Polski Przeglad Chirurgiczny. 91 (3), 1-5 (2019).
  24. Serum and tissue miRNAs: potential biomarkers for the diagnosis of cervical cancer. Journal of Virology Journal. 16 (1), 116(2019).">Farzanehpour, M., et al. Serum and tissue miRNAs: potential biomarkers for the diagnosis of cervical cancer. Journal of Virology Journal. 16 (1), 116(2019).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Ilo ciowa PCR w czasie rzeczywistymmikroRNA w surowicy i nerkachekstrakcja RNAodwrotna transkrypcjadetekcja SYBR Greenmetoda por wnawczego CTnerka myszyprzygotowanie pr bek surowicy

Powiązane artykuły