Identyfikacja biomarkerów RNA i białek z łez w modelach mysich jest bardzo obiecująca dla wczesnej diagnostyki różnych chorób. Manuskrypt ten zawiera kompleksowy protokół optymalizacji skuteczności i efektywności izolacji mRNA i białek z łez myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Identyfikacja biomarkerów RNA i białek z łez w modelach mysich jest bardzo obiecująca dla wczesnej diagnostyki różnych chorób. Manuskrypt ten zawiera kompleksowy protokół optymalizacji skuteczności i efektywności izolacji mRNA i białek z łez myszy.
Film łzowy jest wysoce dynamicznym płynem biologicznym zdolnym do odzwierciedlania zmian molekularnych związanych z patologią, nie tylko na powierzchni oka, ale także w innych tkankach i narządach. Analiza molekularna tego biopłynu oferuje nieinwazyjny sposób diagnozowania lub monitorowania chorób, oceny skuteczności leczenia i identyfikacji możliwych biomarkerów. Ze względu na ograniczoną objętość próbki, pobieranie próbek łez wymaga określonych umiejętności i odpowiednich narzędzi, aby zapewnić wysoką jakość i maksymalną wydajność. W badaniach na ludziach opisano różne metodologie pobierania próbek łez. W tym artykule przedstawiono obszerny opis zoptymalizowanego protokołu, specjalnie dostosowanego do ekstrakcji informacji o białkach związanych z łzami z eksperymentalnych modeli zwierzęcych, zwłaszcza myszy. Metoda ta obejmuje farmakologiczną stymulację produkcji łez u 2-miesięcznych myszy, a następnie pobranie próbki za pomocą pasków Schirmera oraz ocenę skuteczności i efektywności protokołu za pomocą standardowych procedur, SDS-PAGE, qPCR i digital PCR (dPCR). Protokół ten można łatwo dostosować do badania sygnatury białka łez w różnych paradygmatach eksperymentalnych. Ustanawiając przystępny cenowo, ustandaryzowany i zoptymalizowany protokół pobierania próbek łez dla modeli zwierzęcych, celem było wypełnienie luki między badaniami na ludziach i zwierzętach, ułatwiając badania translacyjne i przyspieszając postępy w dziedzinie badań nad chorobami oczu i układem.
Łzy są uważane za ultrafiltrat osocza i zostały również opisane jako płyn pośredni między surowicą osocza a płynem mózgowo-rdzeniowym ze względu na znaczne nakładanie się biomolekuł, które dzielą1. Doniesiono, że ludzkie łzy zawierają białka, lipidy łzowe, metabolity i elektrolity2. Ostatnio zidentyfikowano również inne biomolekuły, takie jak mRNA, miRNA i pęcherzyki zewnątrzkomórkowe 3,4,5,6,7.
U ludzi łzy podstawne znajdują się w filmie łzowym, który składa się z trzech warstw: zewnętrznej warstwy lipidowej, która utrzymuje gładką powierzchnię łzy, abyśmy mogli przez nią widzieć i zapobiegać parowaniu łez; środkowa warstwa wodnista, która utrzymuje nawilżenie oka, odpycha bakterie, chroni rogówkę i stanowi 90% filmu łzowego; I wreszcie warstwa mucyny, rodzina białek o dużej masie cząsteczkowej, które mają kontakt z rogówką i umożliwiają łzę przyleganie do oka8. Rozkład łez na powierzchni oka rozpoczyna się od wydzieliny z gruczołu łzowego. Płyn ten jest następnie kierowany przez kanaliki łzowe, aby przejść przez powierzchnię oka i spłynąć do kanałów drenażowych. Każde mrugnięcie pozwala łzom równomiernie rozprowadzić się po całym oku, utrzymując je wilgotne9.
Film łzowy jest wysoce dynamicznym płynem biologicznym zdolnym do odzwierciedlania zmian molekularnych, które zachodzą nie tylko na powierzchni oka, ale także w innych tkankach i narządach. Analiza zróżnicowanej ekspresji w tym biopłynie stanowi obiecujące podejście do odkrywania biomarkerów w chorobach człowieka10,11. Wykorzystanie filmu łzowego jako źródła biomarkerów do wczesnej diagnozy w różnych patologiach zostało znacznie ułatwione dzięki obecności nieinwazyjnych metod pobierania. Najczęstszą metodą pobierania łez w klinikach klinicznych i weterynaryjnych jest podparcie błonowe (pasek Schirmera), które działa na zasadzie działania kapilarnego, umożliwiając wodzie we łzach przemieszczanie się wzdłuż długości papierowego paska testowego lub rurki kapilarnej umieszczonej w dolnym worku spojówkowym pacjenta12,13, Rozdział 14. Pomimo nieodłącznego ograniczenia polegającego na uzyskiwaniu małej objętości próbki za pomocą tej metody, analiza biochemiczna składu łez przy użyciu różnych czułych technik ułatwiła identyfikację potencjalnych cząsteczek biomarkerów11,15. Protokoły optymalizacji i oceny elucji białek łez z pasków Schirmera i naczyń włosowatych u ludzi są dobrze udokumentowane16,17. Jednak pełne opisy zoptymalizowanych protokołów zaprojektowanych specjalnie do ekstrakcji informacji molekularnych związanych z łzami z eksperymentalnych modeli zwierzęcych są dostępne, ale niewiele. Istniejące metody, takie jak indukcja łez poprzez bezpośrednią stymulację gruczołu łzowego18, pozwalając jednocześnie na pobieranie większych objętości, są inwazyjne i mogą powodować dyskomfort u zwierząt. Metody nieinwazyjne, takie jak pobieranie łez z powierzchni oka, zostały opisane jako sposób izolacji DNA i miRNA19,21.
Protokół ten ma na celu ustanowienie opłacalnej i zoptymalizowanej metody zbierania i przetwarzania łez u myszy. Metoda ta stawia na pierwszym miejscu nieinwazyjność przy jednoczesnym uzyskaniu wystarczającej objętości łez odpowiednich do analizy molekularnej za pomocą technik takich jak SDS-PAGE, qPCR i dPCR. Wyekstrahowane informacje o zawartości białka i mRNA można następnie wykorzystać do identyfikacji potencjalnych biomarkerów w istniejących eksperymentalnych modelach choroby.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj procedury zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki Zwierząt Cinvestav (CICUAL, # 0354/23). Zwierzęta laboratoryjne były traktowane i obchodzone w ścisłej zgodności z wytycznymi czasopisma dotyczącymi wykorzystania zwierząt oraz zgodnie z oświadczeniem Stowarzyszenia Badań nad Wzrokiem i Okulistyką (ARVO) dotyczącym wykorzystania zwierząt w badaniach okulistycznych i wzrokowych. Zdrowie oczu przed i po zabiegach oceniano, oceniając wydzieliny z oczu, obrzęk powiek, nieprawidłowości oczne i zmiany w zachowaniu.
1. Zwierzęta i przygotowanie odczynników
2. Stymulacja i zbieranie produkcji łez
3. Izolacja białek
4. Analiza SDS-PAGE
5. Izolacja mRNA do qPCR i digital PCR
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół opisany w tym artykule zapewnia łatwą i niedrogą metodę uzyskiwania informacji molekularnych z płynu łzowego przy użyciu technik powszechnie dostępnych w większości laboratoriów biologii molekularnej. Co więcej, protokół można rozszerzyć poprzez zastosowanie bardzo czułych technik, takich jak ELISA, do wykrywania aktywności enzymatycznej.
Po tych procedurach całkowita wydajność białka wynosiła około 3-4 μg / μL. Analiza strony SDS wybarwionej Coomassie całkowitych ekstraktów białkowyc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Płyn łzowy jest łatwo dostępny, a oznaczanie biomarkerów we łzach może być wykorzystane jako skuteczna technika uzupełniająca we wczesnej diagnostyce różnych chorób człowieka27. Podczas gdy analiza biochemiczna składu łez w eksperymentalnych modelach zwierzęcych uzupełnia to podejście i obiecuje znaczny postęp w zrozumieniu molekularnych podstaw chorób, istnieje niedobór dostępnych danych i protokołów, co skłoniło nas do opracowania jednego z nich. Metoda opisana w niniejszym raporcie jest technic...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Prace te były wspierane przez VELUX STIFTUNG [projekt 1852] dla M.L. oraz stypendia podyplomowe od CONAHCYT dla M.B. (836810), E.J.M.C. (802436) i A.M.F (CVU 1317418). Serdeczne podziękowania dla wszystkich członków laboratorium, Centro de Investigación sobre el Envejecimiento i Departamento de Farmacobiología (Cinvestav) za ich wkład w inspirujące dyskusje.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2-merkaptoetanol | Gibco (firma Gibco) | 1985023 | |
| 2x bufor Laemmli | Bio-Rad | 16-0737 | |
| Kwas octowy | Quimica Meyer | 64-19-7 | |
| Akrylamid | Sigma-Aldrich | Nr kat. A4058 | |
| Odczynnik Bradford | Sigma-Aldrich | Zobacz materiał B6916 | |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 1003045143 | |
| Coomassie Niebieski R 250 | Biologiczny w USA | 6104-59-2 | |
| Etanol | Quimica Rique | 64-17-5 | |
| GeneRuler 1kb plus drabinka DNA | Naukowy Thermofisher | Zobacz materiał SM1331 | |
| Glicerol | Biologiczny w USA | Zobacz materiał G8145 | |
| Glicyna | SANTA CRUZ | SC- 29096 | |
| Glikogen | Roche | 10901393001 | |
| Hcl | Quimica Rique | 7647-01-0 | |
| Izopropylowy | Quimica Rique | 67-63-0 | |
| Metanol | Quimica Meyer | 67-56-1 | |
| Mikroprobówki 1,5 ml | Axygen (Axigen) | MCT-150-C | |
| Mikrorurki 600 i mikro; l | Axygen (Axigen) | MCT-060-C | |
| Zawartość NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 powiedział: | |
| Probówki do PCR i Paski | Novasbio powiedział: | PCR 0104 (tkanina PCR) | |
| Pilokarpin | Sigma-Aldrich | Zobacz materiał P6503-10g | |
| Inhibitor proteazy | Roche | 11873580001 | |
| Zestaw QIAcuity EvaGreen PCR (5 ml) | Qiagen powiedział: | 250112 | |
| QIAcuity Nanoplate 26k, 24-dołkowy (10) | Qiagen powiedział: | 250001 | |
| Prawdziwy qPlus 2x Master Mix Zielony | Wzmacniacz | A323402 | |
| Zestaw do syntezy cDNA RevertAid First Strad | Naukowy Thermofisher | Zobacz materiał K1622 | |
| Paski testowe Schirmera | Laboratorio Santgar | SANT1553 | |
| SDS | Sigma-Aldrich | L3771 | |
| TEMED | Sigma aldrich | 102560430 | |
| Odczynnik TRI | Sigma-Aldrich | T9424-200ML | Jednofazowy roztwór fenolu i izotiocyjanianu guanidyny |
| Tris | Biologiczny w USA | Zobacz materiał T8650 TGL | |
| Baza Tris | Chem Cruz | SC-3715A |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.