все процедуры были одобрены Советом институциональный обзор Бар-Иланского университета и протокол руководящим комитетом, утверждении экспериментов.
1. очищение от наивного CD4 + клеток человека и поляризации T вспомогательный 1 (Th1) и Th2 клетки
Примечание: здесь мы описываем процедуры, начиная от замороженных периферической крови человека мононуклеарных клеток (получения). Первый шаг состоит из изоляции CD4 + клеток, используя микрошарики и столбцы, обычно дают нам больше, чем 95% CD4 + клеток. Однако этот шаг может варьироваться в зависимости от предпочтительного протокола в каждой лаборатории. Протокол для активации Т-клеток и поляризации был изменен от Дженнера и др. (2009) 18. изоляции CD4 + клеток от 10 миллионов получения дает подняться до 4-6 млн CD4 + клеток. Они разделены на две фляги и вырос под Th1 и Th2 поляризационный условия урожайность 3-5 миллионов Th1 и Th2 клетки в течение всего за неделю.
Примечание: остыть центрифуге до 4 ° C перед началом.
- Размораживание 1 мл человека репликацию (10 7 клеток) в Тюбик 50 мл, содержащие 10 мл среды RPMI, дополненная 1% пенициллина и стрептомицина, 2 мм L-глютамина и 10% тепло инактивированная плода бычьим сывороточным. Центрифуга на 500 g x 5 мин удалить супернатант и Ресуспензируйте клетки с пипеткой стерильные 25 мл 15 мл дополнениями RPMI среды. Передать колбу T75 культуры клетки (с 25 мл стерильной пипеткой).
- Оставить клетки на ночь в увлажненные инкубатора (37 ° C, 5% CO 2).
- Плавающий клетки с 25 мл стерильной пипеткой передать Тюбик 50 мл. Определение количества клеток и жизнеспособности путем исключения Трипановый синий.
- Изолировать CD4 + клеток от 10 миллионов живут не сторонник получения положительных выбор с помощью CD4 + микрошарики и столбцов в зависимости от производителя ' s рекомендации (см. Таблицу материалов/оборудования) со следующим модификации: 10 7 получения помечены с 30 мкл CD4 микрошарики в 120 мкл 0,5% BSA в PBS.
- Активировать CD4 + Т-клеток для 72 h rhIL-2 (10 нг/мл), плита прыгните анти CD3 (5 мкг/мл) и водорастворимые анти CD28 (2 мкг/мл). Th1 поляризации добавьте rhIL-12 (20 нг/мл) и анти Ил-4 (10 мкг/мл). Для Th2 поляризации, добавить rhIL-4 (40 нг/мл) и анти IFN-γ (10 мкг/мл).
- Культура клетки для дополнительные 7 дней при наличии rhIL-2 (10 нг/мл) и же поляризационный цитокинов (rhIL-12 для Th1 и rhIL-4 для Th2).
2. Изоляции ядра
Примечание: ATAC-seq выполняется с нетронутыми ядрами. Содержащий буфера lysis 0,05% nonylphenyl полиэтилен гликоль (см. Таблицу материалы/оборудование) был откалиброван для изоляции ядра от первичного Th1 и Th2 клетки человека. Мы рекомендуем, калибровка этот шаг с лабораторных реагентов и клетки. Избыток нетронутым клеток от недостаточной моющих средств снижает эффективность реакции переноса. Лизис клеток эффективность определяется количество ядер (Трипановый синий позитивные клетки) относительно общего числа клеток.
Примечание: Подготовьте литического буфера (10 мм трис-HCl, pH 7.5, 10 мм NaCl, 3 мм MgCl 2). Остыть центрифуга с ротором свинг ведро до 4 ° C. грануляции клетки в центрифугу свинг ведро вместо центрифуги фиксированный угол уменьшает потери клеток/ядер. Чтобы избежать ядрах или клетки потери, накапайте тщательно когда отбрасывая супернатант.
- Добавить свежие nonylphenyl Полиэтиленгликоль (до конечной концентрации 0,05%) и 100 x ингибиторы протеазы (до конечной концентрации 1 x) для холодной литического буфера непосредственно перед использованием. Сохранить буфер на льду
- Количество Т-клетки для определения их количества и жизнеспособности, с помощью метода Трипановый синий. Жизнеспособность, что меньше, чем 90% результатов в более высоких неспецифических пищеварение.
- Передачи 0,5 x 10 6 T клетки (Th1 или Th2) для 1.5 мл пробирок. Спин вниз на 500 g x 5 мин на 4 ° C.
- Ресуспензируйте Пелле клеток в 1 мл холодного фосфат амортизированное (PBS) физраствора. Спин вниз на 500 g x 5 мин на 4 ° C.
- Ресуспензируйте Пелле клеток в 1 мл холодного литического буфера (содержащие nonylphenyl полиэтиленгликоль и ингибиторы протеазы). Держите трубку на льду. Пипетка осторожно, чтобы избежать нарушения ядер.
- Быстро принять 10 мкл и подсчитать количество ячеек с автоматизированной клеток счетчиком пока Микропробирка с лизированных клетках на льду. Этот шаг не должна превышать пяти минут, чтобы избежать повреждения ядра. По крайней мере 80% клеток должен быть лизированы.
- Продолжить сразу с транспозицией реакции. Держите подготовлен ядер на МКО.
3. Реакции переноса
Примечание: В этот шаг, изолированные ядер инкубируют с эукариотами Tn5 Транспозаза (ТДЕ1) загружен с адаптерами для секвенирования NGS. Гиперактивный Tn5 одновременно фрагменты ДНК и ligates адаптеры в доступных районах генома (процесс tagmentation). Соотношение между ядрами и Tn5 Транспозаза имеет решающее значение для преференциального расщепление на доступных хроматина. Этот протокол откалиброван для 100 000 ядер в 100 мкл реакции тома. Однако, реакция может быть уменьшен.
- Значение температуры в шейкере тепловой до 37 ° C.
- Передачи 100000 ядер до 1,5 мл микропробирок.
- Центрифуг в 500 x g 10 мин при температуре 4 ° C и аккуратно удалить супернатант.
- Добавить компоненты реакции переноса ядер как указано в таблице 1.
- Ресуспензируйте, нежный закупорить.
- Инкубировать транспонирования реакции в шейкере тепловой при 37 ° C за 30 мин с нежно тряска (500 об/мин).
Примечание: Твердофазный реверсивные иммобилизации бисер 19 производится очистка ДНК (см. Таблицу материалы/оборудование) или ПЦР очистки столбцы. В конце очистки элюировать ДНК фрагментов в 20 мкл 10 мм трис-HCl, рН 8. Избегайте ЭДТА в Элюирующий буфер.
4. ПЦР обогащения ATAC-seq библиотек
Примечание: этот шаг призван усилить ATAC-seq библиотеки т.е. фрагментов ДНК с вставленной адаптеры. Чтобы разрешить смешивания нескольких библиотек ATAC-seq в той же последовательности следующего поколения полосы (" мультиплексирования ") неиндексированные использование праймера 1 (Ad1_noMx) 1 для всех образцов, и различные индексированные (со) 2 праймера (Ad 2.1-2.24) 1 для каждого образца. В дополнить Таблицу материалов/оборудования предоставляются последовательностей праймера.
- Амплификации PCR первоначальный
Примечание: Рабочая концентрация праймера 1 (Ad1_noMx) и 2 праймера – 25 мкм. Все праймеры разводят из оригинального запас 100 мкм до 25 мкм. Во всех реакциях PCR использование праймера 1 (Ad1_noMx) и только один из индексированного 2 праймера.
- Добавить компоненты реакции PCR как указано в таблице 2 в стерильную ПЦР-пробирку.
- Место ПЦР трубки в тепловая велосипедист и выполнять амплификации PCR используя Велоспорт условий, подробно изложены в таблице 3.
- Оценки числа циклов дополнительного усиления
Примечание: количество дополнительных циклов PCR должна принести достаточное количество библиотеки фрагментов fили успешной виртуализации следующего поколения работать, в то время как свести к минимуму, чтобы избежать GC и размер смещения 20. Определение числа циклов PCR (N), необходимых для оптимального библиотека фрагмент амплификации делается путем количественного PCR (ПЦР).
- Развести 1 грунтовки (Ad1_noMx) и 2 (используется для усиления первоначальной библиотеки) от 25 мкм до 6,25 мкм.
- Добавить компоненты оптические трубы ПЦР или тарелку, как указано в таблице 4.
- Место в инструмент ПЦР и цикл как указано в таблице 5.
- Оценить требуемое количество дополнительного усиления циклов (N), участок номер цикла на оси x и относительной флуоресцирования (РФС) на оси y.
- Количество дополнительного усиления циклов (N)-1/3 от числа циклов, в которых реакции ПЦР достигли плато. на рисунке 2 приведены примеры для трех ATAC-seq библиотек, которые достигли плато на ~ 2350 единиц относительной флуоресценции, РФС (густой зеленой линии). Число циклов PCR, в которых усиливается одну треть от суммы максимальной (783 РФС, отмеченные на оси y) соответствует 8 циклов для двух библиотек (красный и синий амплификации кривых) и 9 циклов PCR для третьего библиотеки (розовый).
- Окончательный ПЦР-амплификации
- усиливают оставшиеся 45 мкл реакции PCR. Место ПЦР-пробирки, содержащие усиление реакции от шага 4.1.2 в тепловая велосипедист. Запустите программу PCR, описанные в таблице 6. Используйте ранее определенных (шаг 4.2.5) количество циклов амплификации (N).
5. Размер выбор ATAC-Seq библиотек
Примечание: наш опыт показывает, выбор размера усиливается ATAC-seq библиотек улучшает результаты секвенирование нового поколения, потому что он устраняет высокомолекулярного библиотеки фрагментов из Окончательный библиотека ATAC-seq.
Примечание: Разрешить магнитные шарики в теплой комнатной температуре 30 мин перед использованием.
Подготовьте свежие 70% этанола в свободной от нуклеиназы воды.
- Ресуспензируйте магнитные бусы, смешивая.
- Добавить нуклеиназы свободной воды на ATAC-seq библиотеки (полученные на шаге 4.3.1.) и довести до 100 мкл.
- Добавьте 50 мкл (0.5 x) ресуспензированы ДНК связывающих магнитные шарики до 100 мкл усиливается библиотек. Смешайте закупорить вверх и вниз по крайней мере 10 раз. Проинкубируйте образцы для 5 мин при комнатной температуре. При необходимости, быстро вращаться вниз микропробирок.
- Место трубки на соответствующие магнитного стенд за 2 мин отделить магнитные шарики от супернатант. Через 2 мин, супернатанта передать новый Микропробирка.
- Измерить объем супернатанта, закупорить и добавить 0.7 x магнитных шариков. Микс, закупорить вверх и вниз по крайней мере 10 раз.
- Инкубировать 5 мин при комнатной температуре. Место на магнитного стенд на 2 мин
- После 2 минут инкубации, удалить супернатант. Добавить 200 мкл свежеприготовленные 70% этанол мыть бисер, пока трубы на магнитную подставку.
- Держите Микропробирка на магните для 30 s и затем отмены этанола. Повторите шаг 5.7.for два окончательный этанола смывки.
- Полностью удалить оставшиеся этанола и пусть бусы воздушно-сухой для 5 минут пока трубку на магните. При необходимости, кратко спина микропробирок. Удаление следов этанола с кончиком пипетки p10.
- Удаление Микропробирка из магнита и 22 мкл 10 мм трис-HCl, рН 8. Не элюировать ATAC-seq библиотек в буфер, содержащий ЭДТА.
- Инкубировать трубки для 2 мин при комнатной температуре, а затем поместить на магнитную подставку.
- Когда решение ясно, передать новым стерильным Микропробирка 20 мкл eluted библиотек.
- Магазин размер выбранных ATAC-seq библиотек в -20 ° с.
6. Анализ качества ATAC-Seq библиотек
- проверки качества ATAC-seq библиотек в реальном масштабе времени PCR
Примечание: важно оценить соотношение сигнал-шум ATAC-seq библиотек до следующего поколения последовательности. Это делается путем определения относительного количества фрагментов ДНК из доступных и недоступных локусов, с использованием количественного PCR (ПЦР). Недоступных локусов (отрицательный контроль, chr1:48, 137, 860-48,137,934 и chr1:193, 093, 748-193,093,827) усиливается пары праймера 1 и 2. Доступных локусов (положительный контроль, chr19:30, 336, 166-30,336,253 и chr19:11546154-11546237) усиливается грунтовка пар 3 и 4. Позитивные и негативные локусов были определены от хроматина доступности (DHS-seq) профили CD4 + клеток человека (ENCODE присоединения ENCSR000EQE и ENCSR000EQG). Отрицательный грунтовка 1 расположен в большой гетерохроматиновые intergenic регионе (230 kb из TRADB2 и 88 КБ от FOXD2). Отрицательный контроль регион 2 находится в в первый Интрон гена CDC73. Положительное, что грунт пара 3 находится в пределах региона открытым хроматина течению циклин E (CCNE1) гена при положительных грунтовка пара 4 располагается в промоутер протеин киназы C субстрата 80 K-H (PRKCSH). Важно отметить, что эти управления локусов показывают аналогичная картина доступности в других типах клеток человека от проекта ENCODE 3, предполагая, что они могут применяться для мониторинга ATAC-seq библиотек от широкого спектра типов клеток человека. Грунтовка эффективность и специфику всех пар грунт был подтверждена ПЦР на серийный разрежения геномной ДНК (от клеток человека Th) и плавления кривой анализ получаемой продукции усиливается.
- Изолировать геномной ДНК, использование коммерчески доступных комплект (см. Таблицу материалов/оборудования).
- Развести усиливается ATAC-seq библиотеки 1:10 (1 мкл библиотека + 9 мкл нуклеиназы свободной воды) и ~ 5 нг/мкл геномной ДНК.
- Подготовить реакционную смесь (Таблица 7) для каждой пары праймера положительной и отрицательной контроля, принимая во внимание, что реакции выполняются в трех экземплярах.
- Инкубировать в ПЦР тепловая велосипедист согласно протоколу, рекомендованный поставщик мастер смесь ПЦР.
- Анализ результатов ПЦР инструмент ' s программного обеспечения (см. Таблицу материалов/оборудования). Выберите геномной ДНК как образец элемента управления. Полученные значения представляют собой обогащение доступных областей (усиленный, положительный контроль грунты). Пример приведен в таблице 8.
Примечание: Оценки среднего библиотека размера и концентрации: распределение размера фрагментов ДНК из библиотек ATAC-seq определяется автоматизированной электрофореза высок чувствительности систем согласно данным производителя ' s инструкции. Это целесообразно для измерения концентрации образца на флюорометр с помощью комплекта dsDNA высок чувствительности и по крайней мере 2 мкл каждого образца ДНК.
Примечание: Секвенирование нового поколения - до мультиплексирования библиотек, рассчитать Молярность каждой ATAC-seq библиотеки с использованием формулы: (6 нг/мкл x 10) / (660 x средняя библиотека фрагмент длиной). Цель для > 30 миллионов читает каждой библиотеки ATAC-seq для оценки открытых хроматину регионами образцах. Если вы хотите определить, если библиотека является достаточно хорошим для секвенирования NGS, первоначально цель чтений (5% от последовательности Лейн на инструменте секвенирования ДНК в режиме быстрого выполнения) ~ 10 млн. Имейте в виду, что для выведения нуклеосома позиционирования, в паре конец последовательности необходимых 1.
7. Анализ полученных результатов секвенирования следующего поколения
- вывести качество чтения последовательности, проверяя файлы FastQC, отдельно для каждой библиотеки.
- Выравнивание читает генома человека ссылка (сборка hg19) с помощью Боути 21 программного обеспечения в среде Unix/Linux. Команда ' Боути -m 1 - q -S генома каталог reads.fastq output_aligned.sam '. Геном каталог стоит для папки, где хранятся индексы генома Bowtie. Параметр -m 1 предназначен для не позволяя выравнивание читает для более чем одного локуса в геноме, - q для входного файла, который должен быть в формате fastq, -S для вывода в формате SAM.
- Удалить дубликаты считывает параметр SAMtools 22 rmdup в среде Unix/Linux. Команды являются ' samtools посмотреть -S output_aligned.sam -b | SAMtools сортировка -o-output_aligned > output_aligned.bam ',
samtools rmdup -s output_aligned.bam output_aligned _rmdup.bam '. Первая команда, вид, изменяет формат Сэм в БАМЕ формат, который затем сортируется. Параметр rmdup применяется на файле отсортированных BAM. При необходимости можно регулировать читает для вставки сайт transposon, как описано в оригинальной ATAC-seq документ 1. Это делается с помощью BEDtools команды 23 в среде Unix/Linux. Команды являются ' bamToBed -i output_aligned _rmdup.bam > output_aligned _rmdup.bed ', ' shiftBed -i геном 4 - м-5 - g -p _rmdup.bed output_aligned > output_aligned _rmdup_adjusted.bed '. Первая команда, bamTobed, изменяет формат BAM в постели формат, который может затем использоваться для команды shiftBed. Геном файл является файлом с разделителями табуляции, содержащий длину каждой хромосомы в геноме. Обычно добавляется файл в папке BEDtools.
- Выполнять пик вызова с помощью анализа на основе модели чип seq (MACS2) 24 программного обеспечения в среде Unix/Linux на сдвинутые кровати файл со следующими параметрами:--nomodel--extsize 75--сдвиг -30. Эти параметры используются для настройки операций чтения, таким образом, чтобы вставки сайт transposon в середине каждой последовательности чтения.