Методическая статья

Номера для лазерной микроскопии Захват подход к микродиссекция дискретных областей мозга мыши для полной изоляции РНК и переработки нового поколения Секвенирование и профилирование экспрессии генов

DOI:

10.3791/3125

13 ноября 2011 г.

В этой статье

Краткое содержание

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

Профилирование экспрессии РНК дискретных областей мозга мыши требует точной и повторяемой стратегии сбора тканей. Здесь описан протокол, в котором используется как корональное сечение мозга, так и микродиссекция с помощью пробков. Выход и качество общей РНК, полученные из полученных образцов, подтверждают полезность описанного метода.

Аннотация

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

В качестве технологических платформ, такие подходы, как секвенирование нового поколения, микрочипы и qRT-PCR, имеют большие перспективы для расширения нашего понимания широты молекулярной регуляции. Новые подходы, такие как секвенирование РНК с высоким разрешением (RNA-Seq)1, предоставляют новую и обширную информацию о тканеспецифической или государственно-специфической экспрессии, такой как относительные уровни транскриптов, альтернативный сплайсинг и микроРНК2-4. Перспективы использования метода RNA-Seq в сравнительном профилировании всего транскриптома5 в дискретных тканях или между фенотипически различными группами индивидуумов открывают новые возможности для выяснения молекулярных механизмов, участвующих как в нормальных, так и в аномальных физиологических состояниях. Недавно было проведено полное транскриптомное профилирование тканей мозга человека, которое выявило различия в экспрессии генов, связанные с прогрессированием заболевания6. Тем не менее, использование секвенирования нового поколения еще не было более широко интегрировано в исследования млекопитающих.

Исследования экспрессии генов на мышиных моделях показали различные профили в различных ядрах мозга с помощью лазерной микроскопии захвата (LCM) для иссечения образца7,8. В то время как LCM позволяет собирать образцы с точностью до одной клетки и дискретной области мозга, относительно низкий выход общей РНК при подходе LCM может быть непомерно выгодным для RNA-Seq и других подходов к профилированию в тканях мозга мыши и может потребовать неоптимальных этапов амплификации образца. Здесь представлен протокол микродиссекции и выделения общей РНК из дискретных областей мозга мыши. Пробоотборники для тканей установленного диаметра используются для выделения 13 тканей из 750 мкм серийных корональных срезов мозга отдельной мыши. Образцы микроперфораторов тканей немедленно замораживаются и архивируются. Общая РНК получена из образцов с помощью технологии выделения общей РНК с помощью магнитных шариков. Полученные образцы РНК обладают достаточным выходом и качеством для использования в профилировании экспрессии на последующих этапах. Эта стратегия микродиссекции обеспечивает жизнеспособный вариант к существующим стратегиям сбора образцов для получения общей РНК из дискретных областей мозга, открывая возможности для новых открытий в области экспрессии генов.

Протокол

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

1. Настройка и подготовка выборки

  1. Дополните сбалансированный солевой раствор Earle's (EBSS) бикарбонатом натрия (0,44 г на 100 мл EBSS) и глюкозой (0,884 г на 100 мл EBSS)9. Обработайте ЭБСС ДЭПК (0,1 мл на 100 мл ЭБСС) в течение не менее 12 часов при 37 °C в автоклавируемом флаконе или колбе с завинчивающейся крышкой.
  2. Поместите 5 стеклянных пипеток Пастера 3/4 дюйма в стеклянный стакан объемом 1000 мл и поместите кисти художника щетиной вверх в стеклянный градуированный цилиндр объемом 100 мл. Добавьте достаточное количество раствора DEPC (0,1 мл на 100 мл ddH2O), чтобы покрыть пипетки и щетки соответственно. Накройте стакан и градуированный цилиндр алюминиевой фольгой и выдерживайте не менее 12 часов при температуре 37 °C.
  3. После 12-часовой инкубации с DEPC нагрейте все материалы, обработанные DEPC, до температуры >100 °C в течение не менее 15 минут. Удалите EBSS и охладите до комнатной температуры перед хранением при 4 °C. Вылейте ddH2O подальше от стакана и градуированного цилиндра; Продолжайте инкубацию при температуре >100 °C до тех пор, пока материалы не высохнут. Вынуть, охладить до комнатной температуры и сохранить для последующего использования.
  4. В день эксперимента обработайте все рабочие поверхности препаратом РНКазеЗап.
  5. Поместите и поддерживайте EBSS на водяной бане, установленной при температуре 40 °C. Чтобы буферизировать и насыщать кислородом EBSS, инфильтрируйте 95%/5% O2/CO2, поместив газовую трубку в пипетку Пастера без РНКазы и вставив пипетку в EBSS. Закройте отверстие контейнера EBSS.
  6. Настройте тканевый слайсер Stoelting для использования при серийном срезе тканей головного мозга. Обработайте верхнюю и нижнюю поверхности слайсера для салфеток с помощью РНКазеЗап. Приложите прямоугольный кусок фильтровальной бумаги ватман #4 к поверхности измельчителя для салфеток из плексигласа. Прикрепите лезвие бритвы с обоюдным лезвием к рычагу измельчителя. Установите микрометр на ноль и отрегулируйте минимальную высоту рычага измельчителя так, чтобы лезвие бритвы могло резать фильтровальную бумагу, но не пластину из плексигласа.
  7. Соберите все дополнительные материалы, необходимые для микродиссекции, в том числе чашки для клеточных культур размером 60x15 мм, не содержащие РНКазы и тканевые пробоотборники Harris Uni-Core, наконечники для микропипеток объемом 200 мкл для крепления к газовым трубкам для оксигенации ЭБССС корональных срезов мозга во время пробивки микрообразцов, изогнутые ножницы, сухой лед и пробирки для забора тканей. Поместите трубки на сухой лед.

2. Удаление мозга и корональное сечение

  1. Поместите мышь в DecapiCone и обезглавьте с помощью гильотины для грызунов. Снимите головку с DecapiCone и положите на плоскую поверхность. С помощью скальпеля разрежьте кожу по средней линии черепа, начиная примерно на 3 мм каудально до ноздри. Боковой отшелушивание кожных лоскутов назад, чтобы обнажить черепную коробку и глазницы.
  2. С помощью изогнутых ножниц разрежьте оба зрительных нерва, разорвав их соединение с глазом. Вскрыть полость черепа, осторожно сломав затылочную и межтеменную кости и удалив дорсальную теменную и лобную кости. С помощью костного ронжера сломайте носовые и слезные кости, чтобы обнажить обонятельные луковицы. С помощью изогнутых ножниц отрежьте обонятельные луковицы от рострального мозга. Удалите весь мозг с неповрежденным задним мозгом. Поместите мозг в верхнюю часть чашки для клеточных культур Cellstar размером 60 x 15 мм, не содержащей РНКазы. Перенос на рабочую поверхность для отбора проб ткани.
  3. Используйте пипетку, не содержащую РНКазы, чтобы консервативно увлажнить фильтровальную бумагу на прикрепленном измельчителе тканей с помощью EBSS. Смочите ткани мозга с помощью EBSS.
  4. Перенесите мозг в измельчитель тканей и установите соответствующую ориентацию. Примечание: Мозг должен располагаться так, чтобы вентральная поверхность опиралась на фильтровальную бумагу. Срединная линия (межполушарная трещина) должна быть перпендикулярна лезвию измельчителя, а ростральный край мозга должен примыкать к лезвию.
  5. Используйте обработанную DEPC художественную кисть, чтобы удерживать мозг в неподвижном состоянии, мягко надавливая на тыльную поверхность мозга. Удерживая мозг в неподвижном положении, поднимите рычаг держателя лезвия вверх примерно на 4-5 см над поверхностью тыльной ткани и удерживайте его в таком положении. Снимите щетку с поверхности мозга и наберите 750 μм с помощью микрометра. Дайте рычагу опуститься, разрезая ткань и создав корональное сечение размером 750 мкм.
  6. Пока лезвие измельчителя остается неподвижным, используйте вращательные движения кистью художника, чтобы аккуратно смахнуть участок ткани от поверхности лезвия. Немедленно поместите срез ткани в насыщенный кислородом ЭБСС в чашке Петри. Второй исследователь может начать с шага 3.1.
  7. Повторяйте шаги 2.5 и 2.6 до тех пор, пока не будут получены последовательные срезы мозга по всей ростро-каудальной плоскости.

3. Микродиссекция области мозга

  1. Отрегулируйте освещение таким образом, чтобы освещение образца не было затруднено во время микродиссекции тканей. Отрегулируйте положение и расход 95%/5% смесиO2/CO2 для поддержания буферной, насыщенной кислородом среды для ткани во время микродиссекции.
  2. Определите корональный отдел мозга, который включает в себя интересующую область. Расположите участок мозга на дне чашки Петри с помощью кисти художника. Выберите пробоотборник для тканей с подходящим диаметром на основе таблицы 1 или других ссылок. Удерживая участок корональной ткани на месте кистью художника, опустите режущий кончик керна вниз по поверхности участка ткани.
  3. Оказывая давление, продавите кончик пробоотборника через тканевую часть и плотно опустите его на дно чашки Петри. Используйте вращающиеся круговые движения, чтобы убедиться, что интересующая область была диссоциирована от окружающих тканей. Осторожно поднимите пробоотборник для тканей в сторону от участка ткани и освободите микродырокол, позволяя ему плавать в EBSS.
  4. С помощью кисти художника немедленно поместите тканевый микродырокол в термостабильную при температуре -80 °C пробирку для хранения, хранящуюся на сухом льду. Ткань должна легко прилегать к боковой стороне трубки. Верните пробирку, содержащую микрообразцы, в сухой лед.
  5. Повторите шаги 3.2 - 3.4 для каждой интересующей вас области мозга.

4. Архивирование тканей

  1. После завершения микродиссекции используйте систему сканирования VisionMate для записи соответствующих штрих-кодов для каждой пробирки, содержащей образец TrakMates. После того как штатив для пробирок TrakMates на 96 слотов будет заполнен, быстро отсканируйте его и немедленно поместите образцы тканей в морозильную камеру при температуре -80 °C до извлечения РНК.

5. Общая экстракция РНК

  1. Подготовьте рабочую область, свободную от RNase, с помощью RNaseZap. Приготовьте достаточное количество смеси магнитных шариков и раствора для лизиса/связывания, как описано в протоколе выделения общей РНК MagMAX-9610.
  2. Извлеките образцы тканей из морозильной камеры при температуре -80 °C и поместите пробирки прямо на сухой лед.
  3. Добавьте 100 μL раствора для лизиса/связывания в пробирку TrakMates, содержащую образец. Прикрепите к смесителю гранул пестик объемом 0,5 мл объемом с тюбик без нуклеаз и гомогенизируйте ткань. С помощью наконечника пипетки без нуклеаз с низким уровнем удержания перенесите гомогенизированный образец в лунку на 96-луночном планшете для культуры тканей с круглым дном. Немедленно добавьте 60 мкл 100% изопропанола в образец с помощью наконечника пипетки без нуклеазы с низким уровнем удержания и перемешайте с помощью дозирования вверх и вниз 3-4 раза.
  4. Добавьте 20 мкл смеси гранул в образец с помощью наконечника пипетки без нуклеазы с низким удерживанием. Перемешайте, перебирая трубками вверх и вниз 3-4 раза.
  5. Повторите шаги 5.3-5.4 для всех образцов ткани.
  6. Следуйте инструкциям по протоколу выделения общей РНК MagMAX-96, начиная с III.A.2, чтобы завершить экстракцию полной РНК. заметка: Другие наборы для выделения полной РНК с помощью магнитных шариков коммерчески доступны; Однако в данном исследовании они не рассматривались. Пожалуйста, обратитесь к руководствам производителя для получения подробной информации о выделении полной РНК с использованием соответствующих продуктов.
  7. Измеряйте чистоту и концентрацию полученной общей РНК с помощью спектрофотометра NanoDrop 3300 или других малообъемных спектрофотометров/флуориметров.

6. Репрезентативные результаты:

См. См. См. См. См. Кабель мм См. мм См. См. См. См. См. См. мм
Область мозга/ядроДиаметр пробоотборника для тканей (мм)Общая РНК (нг/мкл)Соотношение 260/280
Лобная кора2.027.031.99
Прилежащее ядро1.06.262.77
Стриатум1.527,942.19
Поясная кора1.529.052.07
Гипоталамус - паравентрикулярное ядро / супрахиасматическое ядро (ПВН/СХЯ)2.040.342.03
Таламуса2.034.402.00
Гипоталамус - дорсомедиальное ядро / вентромедиальное ядро (DMH/VMH)2.044,832.05
миндалина1.010.061,89
Гиппокамп - Ca 2/31.57.312.32
Гиппокамп - Ca1/зубчатая извилина1.55.202.24
Периакведукальный серый1.048,212.02
Дорсальное ядро рафе1.06.562.18
Сетчатая формация2.035,352.27

Таблица 1. Подсчет микрорасчлененных областей мозга мыши с соответствующими оптимальными диаметрами пробоины тканей, репрезентативным выходом общей РНК и чистотой. 13 микрорасчлененных областей мозга, перечисленных в ростро-каудальном порядке, различаются по размеру и ориентации. Микропанч ПВН/СХН включает в себя переднемедиальное паравентрикулярное ядро, участки перивентрикулярного ядра, субпаравентрикулярную зону и другие парвоцеллюлярные нейроны. Микропунш таламуса включает в себя передние ядра таламуса, расположенные в той же корональной плоскости, что и область микропункции PVN/SCN. Микропунш DMH/VMH включает в себя добавочные магноцеллюлярные ядра и другие парвоцеллюлярные нейроны, расположенные между дорсомедиальным ядром и вентромедиальным ядром. Образец миндалевидного тела включает в себя как центральную, так и базолатеральную субобласти. Выход РНК и отношения 260/280 являются единичными значениями, полученными из соответствующих образцов микродиссекции для демонстрации показаний, полученных из каждой области мозга.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

В этом протоколе есть много важных шагов, которые заслуживают пристального внимания и рассмотрения. Выбор подходящего диаметра тканевого керна должен быть определен для удаления каждой соответствующей области интереса. В то время как диаметры тканевых пробоин, представленные в таблице 1, подходят для сбора перечисленных областей мозга, каждый исследователь должен определить подходящий размер тканевого керна для оптимального сбора соответствующих представляющих интерес тканей (тканей). Во-вторых, толщина коронального с...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Конфликт интересов не декларируется.

Благодарности

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

Эта работа была профинансирована Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и Исследовательским офисом армии (ARO), номер награды W911NF-10-1-006.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Водяная баня Isotemp 102Fisher Scientific15-460-3Q
РНКаза ZapAmbionAM9782
Лабораторный ротатор (орбитальный шейкер)Thermo Fisher Scientific, Inc.2314 –- 1CEQ
Пеллетный смесительVWR international47747-370
РНКазный пестик 0,5 млVWR internationalKT749521-0590Безнуклеазный
диэтилпирокарбонат (DEPC)Sigma-AldrichD5758-50ML
Двухлезвийные бритвенные лезвияStoelting Co.51427
ул. #8211; Слайсер для салфеток с ручным микрометромStoelting Co.51425
2/0 Круглая художественная с кистьюPrinceton Art Brush4350R
Harris Uni-Core тканевая пробка (0,75 мм)Ted Pella, Inc.15072
Harris Uni-Core пробоотборник для тканей (1,0 мм)Ted Pella, Inc.15099
Harris Uni-Core пробоотборник для тканей (1,5 мм)Ted Pella, Inc.15075
Harris Uni-Core пробоотборник для тканей (2,0 мм)Ted Pella, Inc.15076
ГильотинаBraintree Scientific, Inc.RG-100
ДекапиКоныBraintree Scientific, Inc.MDC-200
HyClone Earle' s сбалансированный раствор соли (EBSS)Thermo Fisher Scientific, Inc.SH30029.02
25 мл пипетокCorning4489
epT.I.P.S. Наконечники для дозатора LoRetention Dualfilter, 20 — 300 μ LEppendorf0030 077.636
TrakMates винтовые верхние трубки с колпачкамиThermo Fisher Scientific, Inc.3741
VisionMate беспроводной 2D-считыватель штрих-кодовThermo Fisher Scientific, Inc.3122MTX
VisionMate SR одноштатный 2D-считыватель штрих-кодовThermo Fisher Scientific, Inc.3115
1-200 μ L универсальные наконечники для пипетокCorning4864
Чашки для клеточных культур CellstarGreiner Bio-One628160Безнуклеаза
Greiner Bio-One 96-луночный полистирольный планшет для культуры тканей Cellstar, U-bottomСША Scientific, Inc.5665-0180Nuclease-free
#4 Фильтровальная бумагаWhatman, GE Healthcare1004 150
Силиконовый наполнитель для пипетокBulb Fisher Scientific13-681-102A
NanoDrop 3300 СпектрофотометрThermo Fisher Scientific, Inc.НД-3300
без нуклеазы типа

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pickrell, J. K. Understanding mechanisms underlying human gene expression variation with RNA sequencing. Nature. 464, 768-772 (2010).
  2. Costa, V., Angelini, C., De Feis, I., Ciccodicola, A. Uncovering the complexity of transcriptomes with RNA-Seq. J. Biomed. Biotechnol. 853916, (2010).
  3. Nagalakshmi, U., Waern, K., Snyder, M. RNA-Seq: a method for comprehensive transcriptome analysis. Curr. Protoc. Mol. Biol. Chapter 4, 11-13 (2010).
  4. Anglicheau, D., Muthukumar, T., Suthanthiran, M. MicroRNAs: small RNAs with big effects. Transplantation. 90, 105-112 (2010).
  5. Forrest, A. R., Carninci, P. Whole genome transcriptome analysis. RNA. Biol. 6, 107-112 (2009).
  6. Twine, N. A., Janitz, K., Wilkins, M. R., Janitz, M. Whole transcriptome sequencing reveals gene expression and splicing differences in brain regions affected by Alzheimer's disease. PLoS One. 6, e16266-e16266 (2011).
  7. Paulsen, S. J. Gene expression profiling of individual hypothalamic nuclei from single animals using laser capture microdissection and microarrays. J. Neurosci. Methods. 177, 87-93 (2009).
  8. Winrow, C. J. Refined anatomical isolation of functional sleep circuits exhibits distinctive regional and circadian gene transcriptional profiles. Brain. Res. 1271, 1-17 (2009).
  9. Atkins, N. Circadian integration of glutamatergic signals by little SAAS in novel suprachiasmatic circuits. PLoS One. 5, e12612-e12612 (2010).
  10. Technologies, L. MagMAX-96 Total RNA Isolation Kit Instruction Manual. , Forthcoming.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

EBSS

Похожие статьи