Ten protokół opisuje szczegółową metodę cyfrowego kropelkowego PCR (dd-PCR) do precyzyjnej kwantyfikacji kolistych poziomów RNA (circRNA) w komórkach przy użyciu rozbieżnych starterów.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje szczegółową metodę cyfrowego kropelkowego PCR (dd-PCR) do precyzyjnej kwantyfikacji kolistych poziomów RNA (circRNA) w komórkach przy użyciu rozbieżnych starterów.
Cyfrowa kropelkowa reakcja łańcuchowa polimerazy (dd-PCR) jest jedną z najbardziej czułych metod kwantyfikacji; frakcjonuje reakcję na prawie 20 000 kropelek wody w oleju, a PCR zachodzi w pojedynczych kropelkach. dd-PCR ma kilka zalet w porównaniu z konwencjonalnym qPCR w czasie rzeczywistym, w tym zwiększoną dokładność w wykrywaniu celów o niskiej liczebności, pomijanie genów referencyjnych do oznaczania ilościowego, eliminowanie kontrprób technicznych dla próbek i wykazywanie wysokiej odporności na inhibitory w próbkach. Ostatnio dd-PCR stał się jedną z najpopularniejszych metod dokładnego ilościowego oznaczania docelowego DNA lub RNA do analizy i diagnostyki ekspresji genów. Koliste RNA (circRNA) to duża rodzina niedawno odkrytych kowalencyjnie zamkniętych cząsteczek RNA pozbawionych końców 5' i 3'. Wykazano, że regulują one ekspresję genów, działając jak gąbki dla białek wiążących RNA i mikroRNA. Ponadto circRNA są wydzielane do płynów ustrojowych, a ich odporność na egzonukleazy sprawia, że służą jako biomarkery w diagnostyce chorób. Ten artykuł ma na celu pokazanie, jak przeprowadzić rozbieżne projektowanie starterów, ekstrakcję RNA, syntezę cDNA i analizę dd-PCR w celu dokładnego ilościowego określenia określonych kolistych poziomów RNA (circRNA) w komórkach. Podsumowując, demonstrujemy dokładną kwantyfikację circRNA za pomocą dd-PCR.
Ostatnie postępy w technologiach sekwencjonowania RNA i nowatorskie algorytmy obliczeniowe odkryły nowego członka rosnącej rodziny niekodujących RNA, zwanych okrągłymi RNA (circRNA)1. Jak sama nazwa wskazuje, circRNA to rodzina jednoniciowych cząsteczek RNA bez wolnych końców. Są one tworzone przez niekanoniczne splicing head-to-tail zwany splatingiem wstecznym, w którym miejsce akceptora splicingu w górę łączy się kowalencyjnie z miejscem donora splicingu w dół, tworząc stabilny krąg RNA1,2. W procesie tym może pośredniczyć kilka czynników, w tym odwrócone powtarzalne elementy Alu obecne w górnych i dolnych egzonach kolistych, lub może być pośredniczony przez niektóre czynniki splicingowe lub białka wiążące RNA (RBP)2,3. Koliste RNA generowane wyłącznie z sekwencji egzonicznej lub intronowej są klasyfikowane jako egzoniczne circRNA i koliste intronowe RNA lub ci-RNA, podczas gdy niektóre egzoniczne circRNA zachowują intron i nazywane są ekson-intronami circRNA (EIcircRNAs)3,4. Funkcje circRNA są wieloaspektowe, w tym gąbczaste miRNA i/lub RBP, regulacja transkrypcji i regulacja funkcji komórkowych poprzez translację na peptydy3,5,6,7. Kilka doniesień podkreśliło znaczenie circRNA w różnych chorobach i procesach fizjologicznych8. Co więcej, specyficzne dla tkanek wzorce ekspresji i oporność na trawienie egzonukleazą sprawiają, że jest to funkcjonalny biomarker do diagnozowania chorób i może być również stosowany jako odpowiedni cel terapeutyczny8. Biorąc pod uwagę jego znaczenie w regulacji zdrowia i chorób, dokładna kwantyfikacja ekspresji circRNA jest potrzebą chwili.
Opracowano kilka metod biochemicznych do ilościowego oznaczania circRNA w próbkach biologicznych9. Jedną z najwygodniejszych i najszerzej akceptowanych metod oznaczania ilościowego circRNA jest odwrotna transkrypcja, a następnie ilościowa reakcja łańcuchowa polimerazy (RT-qPCR) przy użyciu rozbieżnych par starterów10. Jednak większość circRNA występuje w niskiej obfitości w porównaniu z liniowymi mRNA, co sprawia, że ich ilościowe określenie jest trudne11. Aby przezwyciężyć ten problem, staraliśmy się użyć cyfrowego kropelkowego PCR (dd-PCR) do dokładnego określenia ilościowego liczby circRNA w danej próbce. dd-PCR to zaawansowana technologia PCR, która jest zgodna z zasadą mikrofluidyki; generuje wiele kropelek wody wodnej w oleju, a PCR zachodzi w każdej kropli jako indywidualna reakcja12. Reakcja zachodzi w pojedynczych kropelkach i jest analizowana za pomocą czytnika kropelk, który podaje liczbę dodatnich lub ujemnych kropel dla interesującego genu12. Jest to najbardziej czuła technika pozwalająca na dokładne określenie ilościowe genu będącego przedmiotem zainteresowania, nawet jeśli w danej próbce znajduje się tylko jedna kopia. Zmniejszona czułość na inhibitory, lepsza precyzja i pominięcie genu referencyjnego do oznaczania ilościowego sprawiają, że jest on bardziej korzystny niż konwencjonalny qPCR13,14,15. Jest szeroko stosowany jako narzędzie badawcze i diagnostyczne do bezwzględnej kwantyfikacji genu będącego przedmiotem zainteresowania16,17. W tym miejscu opisujemy szczegółowy protokół dd-PCR do kwantyfikacji circRNA w różnicowaniu mysich miotub C2C12 i proliferacji mysich mioblastów C2C12 przy użyciu rozbieżnych starterów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
RNA jest wrażliwe na RNazy; dlatego wszystkie odczynniki, instrumenty i miejsca pracy powinny być wolne od RNaz i traktowane ostrożnie.
1. Rozbieżny projekt startera dla circRNA (zobacz Rysunek 1)
2. Izolacja RNA
UWAGA: Wyizoluj całkowite RNA z mysich komórek C2C12 za pomocą dowolnych dostępnych na rynku zestawów lub własnej metody izolacji RNA. Zastosowana tutaj metoda izolacji RNA została opisana wcześniej21. Magnetyczne kulki krzemionkowe są przygotowywane w laboratorium przy użyciu wcześniej opublikowanego protokołu22. Te koraliki magnetyczne można również nabyć u różnych dostawców.
3. synteza cDNA
4. Przepływ pracy Digital droplet PCR (dd-PCR)
UWAGA: Przebieg pracy dd-PCR składa się z wielu etapów, począwszy od przygotowania próbki, następnie generowania kropel, amplifikacji PCR, liczenia kropel i analizy danych. Każdy krok ma kluczowe znaczenie dla dokładnego generowania danych, ponieważ dd-PCR obejmuje bezwzględną kwantyfikację produktów i nie wymaga żadnej krzywej wzorcowej. W związku z tym każdy z różnych etapów dd-PCR został opisany poniżej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Bezwzględna liczba circRNA w każdej próbce może być uzyskana z eksportowanych danych dd-PCR. Ilościowa analiza PCR w czasie rzeczywistym sugerowała różnicową ekspresję circBnc2 w zróżnicowanych miotubach C2C12 (dane nie pokazane). Tutaj chcieliśmy sprawdzić bezwzględną liczbę kopii circBnc2 w proliferujących mioblastach i miotubach C2C12. Ponieważ ekspresja circBnc2 jest porównywana w dwóch warunkach, bardzo ważne jest, aby przetwarzać wszystkie próbki do izolacji RNA, syntezy cDNA i PCR jednoc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badania nad CircRNA rozwinęły się w ciągu ostatniej dekady wraz z odkryciem technologii sekwencjonowania o wysokiej przepustowości. W rezultacie została uznana za potencjalną cząsteczkę dla przyszłych terapii RNA. Ponadto wiadomo, że działa jako biomarker w wielu chorobach, w tym w nowotworach i chorobach układu krążenia 4,8. Jednak identyfikacja circRNA jest trudna ze względu na jego niską liczebność i posiadanie tylko jednej specyficznej sekwencji złącza backsp...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Ta praca była wspierana przez fundusze z Instytutu Nauk Przyrodniczych, grant badawczy DBT (BT/PR27622/MED/30/1961/2018) oraz stypendium Wellcome Trust/DBT India Alliance Fellowship [IA/I/18/2/504017] przyznane Amareshowi C. Pandzie. Dziękujemy pozostałym członkom laboratorium za korektę artykułu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Probówka mikrocentyfugowa 1,5 ml | Tarson | 500010 | |
| 0,2 ml Paski probówki z nakrętką | Tarson | 610020, 510073 | |
| Końcówki filtrujące | Tarson | 528104 | |
| Woda destylowana bez DNaz/RNaz | Thermo Fisher Scientific | 10977023 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) | Sigma | P4417 | |
| Komórka scrapper | HiMedia | TCP223 | |
| Chloroform | SRL | 96764 | |
| Rozcieńczalnik DNA | HiMedia | MB228 | |
| Losowe startery | Thermo Fisher Scientific | 48190011 | |
| zestaw dNTP | Thermo Fisher Scientific | R0181 | |
| Mysi inhibitor RNazy | NEB | M0314S | |
| Maxima odwrotny transkryptaza | Thermo Fisher Scientific | EP0743 | |
| QX200 dd-PCR Evagreen Supermix | Bio-Rad | 1864033 | |
| Olej do wytwarzania kropelek do Evagreen | Bio-Rad | 1864006 | |
| PCR Płytka zgrzewana, folia, przebijalna | Bio-Rad | 1814040 | |
| DG8 Wkłady i uszczelki | Bio-Rad | 1864007 | |
| DG8 Cartridge uchwyt | Bio-Rad | 1863051 | |
| QX200 Generator kropel | Bio-Rad | 1864002 | |
| ddPCR 96-dołkowe płytki | Bio-Rad | 12001925 | |
| PX1 Uszczelniacz płytek PCR | Bio-Rad | 1814000 | |
| C1000 Dotykowy termocykler z 96– Moduł Deep Well Reaction | Bio-Rad | 1851197 | |
| QX200 Czytnik kropel | Bio-Rad | 1864003 | |
| Oprogramowanie Quantasoft | Kolumna krzemionkowa Bio-Rad | 1864011 | |
| Parasol Nauki przyrodnicze | 38220090 | ||
| UCSC Przeglądarka | https://genome.ucsc.edu/ | ||
| Primer 3 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie