$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Проверка червя к КТ в качестве метода подготовки кДНА
Чтобы проверить, является ли протокол Worm-to-CT действительным методом извлечения кДНК, его сравнивали со стандартными методами извлечения гуанидия тиоцианат-фенол-хлороформ. Результаты показаны на рисунке 3, где cDNA был подготовлен из в среднем 1000 червей с использованием стандартных гуанидий тиоцианат-фенол-хлороформметоды извлечения 22 и от 30 червей с использованием метода Червь к КТ. Образцы были теплового шока одновременно (30 мин при температуре 34 градусов по Цельсию). Во всем мире уровни экспрессии hsp-70 mRNA на 100 нг общей РНК были сопоставимы с использованием обоих методов. Однако в случае наивысшего экспрессии hsp-70 (т.е. в N2 после теплового удара) уровни экспрессии были выше с помощью метода Worm-to-CT, что свидетельствует об улучшении чувствительности.
Чтобы определить, если ожидаемое снижение экспрессии hsp в hsf-1 (sy441)23, мутации в основной транскрипционныйрегулятор молекулярных сопровождающего 23,24, может быть воспроизведена, транскрипционные индукции сопровождающего после краткого теплового шока был сравнен. С помощью обоих методов снижение индукции hsp-70 было обнаружено у животных hsf-1 (sy441). Это было ожидаемо, потому что мутант hsf-1 (sy441) животные демонстрируют снижение способности вызывать сопровождающие из-за усечения в области трансактивации HSF-1. Для гуанидия тиоцианат-фенол-хлороформ экстракции hsp70 снизился на 82,7% по сравнению с контролем и 92,3% для червя к КТ по сравнению с дикими животными типа(рисунок 3). Результаты были сопоставимы между обоими методами и сопоставимы с предыдущимидокладами 23. Эти результаты показывают, что метод Worm-to-CT является действительной альтернативой стандартным методам синтеза кДНК.
Проверка платформы ПЦР нанофлюиды, используемой для усиления целей мРНК
Для проверки согласованности результатов с использованием нанофлюидного qPCR для усиления транскрипта результаты ПЦР, полученные с помощью метода «Червь-КТ», сравнивались как со стандартной системой qPCR(Таблица материалов),так и с помощью нанофлюидной системы qPCR с использованием многослойного чипа. Изменение створки в экспрессии трех различных генов, sma-3 (Рисунок 4A), sma-10 (рисунок 4B), и dnj-26, был проверен (Рисунок 4C) у животных, несущих нулевой аллель в dbl-1 (dbl-1(nk3))25 по сравнению с дикими коллегами типа. Dbl-1 кодирует единственный лиганд сигнального пути костного морфогенетического белка (БМП). sma-3 и sma-10 — это гены, кодирующие ортологи SMAD, ключевые компоненты сигнального каскада БМП. Dnj-26 кодирует молекулярную сопровождающего, цель сигнализации БМП. Эти результаты практически не показывают разницы в изменении складок, сравнивая результаты двух методов, в результате чего не значительные P-значения на 0,3113, 0,2635, и 0,3481 для sma-3, sma-10, и dnj-26, соответственно. В целом, эти результаты показывают, что метод Worm-to-CT, применяемый к навалочных образцам, является эффективным и быстрым способом извлечения РНК из нескольких червей и предоставляет надежные данные в сочетании либо со стандартными ПЦР-системами, либо с высокой пропускной способностью нанофлюидных платформ qPCR.
Сравнение уровней экспрессии, полученных объемных выборок, со средними данными, полученными от одиночных червей
Относительные уровни экспрессии были рассчитаны с использованием либо кДНК, полученной из объемных образцов (25 червей), либо в среднем из 36 образцов одного червя(рисунок 5). Оба cDNAs были получены с использованием метода Worm-to-CT и усилены с использованием технологии ПЦР нанофлюиды. Как отмечается на рисунке 5A-C, для всех проверенных сопровождающие (т.е. hsp16.1, F44E5.4, hsp-70), методы обнаружили сопоставимые уровни выражения. Эти результаты показывают, что параметры, полученные от одиночных червей являются надежными.
Применение технологии Worm-to-CT в сочетании с технологией нанофлюиды для оценки параметров экспрессии генов с одним червем
Поскольку одноразовый чип позволяет контролировать до 96 целевых транскриптов на 96 отдельных образцах, поэтому он хорошо подходит для мониторинга индивидуальной изменчивости экспрессии транскрипта между одиночными червями. Рисунок 6A представляет собой репрезентативный результат, показывающий среднее выражение нескольких стенограмм hsp от одиночных червей после короткого теплового удара. Как отмечается на рисунке, изменчивость экспрессии транскриптов резко различалась между различными генами(рисунок 6A). Чтобы получить дальнейшее понимание, коэффициент вариации (CV) был рассчитан путем деления стандартного отклонения на среднее уровнявыражения 26 (рисунок 6B). Были проверены три гена, значения резюме которых ранее оценивались альтернативными методами (неопубликованные данные). Две стабильные стенограммы(ife-1 и Y45F10D.4)и однапеременная (nlp-2927) показали ожидаемую изменчивость. На графике также четко показана известная обратная связь между значениями изменчивости и уровнямивыражения 26 (рисунок 6B).
Технические репликации имеют первостепенное значение для обеспечения воспроизводимости при использовании объемных образцов. Однако это не обязательно относится к одноклеточных экспериментам14,15,28. Чтобы определить, необходимо ли использовать технические репликации для оценки параметров при использовании образцов одного червя, было собрано 28 отдельных червей после короткого теплового удара и обработано с использованием технических трипликатов. Значения CV, рассчитанные на основе данных одного червя, полученных в тройном (синие точки на рисунке 7, техническое резюме) по сравнению с данными для каждой стенограммы, полученной от отдельных червей (красные точки на рисунке 7, биологическая изменчивость) были сопоставлены. Для каждой испытанной стенограммы технические резюме были ниже биологических резюме, что указывает на то, что технические трипликаты не требуются для оценки параметров. Тот факт, что технические репликации не требуются, увеличивает пропускную способность эксперимента без ущерба для качества.

Рисунок 1: Обзор протокола «Червь к КТ».
Эта цифра показывает краткий обзор различных шагов, необходимых для запуска червей через протокол Worm-to-CT. Для шага обратной транскрипции отображаются два дополнительных метода; это взаимозаменяемые методы для любого типа чипа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 2: Обзор подготовки и запуска нанофлюидных qPCR.
Эта цифра изображает подготовку к запуску нанофлюидной системы qPCR с использованием многослойного чипа и чипа с одним массивом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 3: Протокол «Червь к КТ» по навалочных пробам дал достоверные результаты.
Сравнение протокола «Червь-КТ» с обычным гуанидием тиоцианат-фенол-хлороформнаяэкстракция 22 на оптовых образцах. В соответствии с предыдущими выводами, в hsf-1 (sy441)мутантов 23, уровни hsp стенограммы в ответ на тепловой удар снизился. Вышеупомянутые гистограммы изображают индукцию hsp-70 при отсутствии (-), или после (я) короткого теплового удара 30 мин при температуре 34 градусов по Цельсию. CDNA был получен с использованием гуанидия тиоцианат-фенол-хлороформ экстракции применяется к 1000 червей (слева) или с помощью метода Worm-to-CT применяется к 30 объединились червей (справа). Были сопоставлены уровни экспрессии hsp-70 на 100 нг общей РНК, полученной каждым методом. Как и ожидалось, в hsf-1 (sy441) транскрипционная индукция hsp-70 в ответ на тепловой шок значительно снизилась на 82,7% с использованием гуанидия тиоцианат-фенол-хлороформ и на 92,3% с использованием метода Worm-to-CT. Уровни мРНК от генов-мишеней были нормализовывались по отношению к среднему из трех генов домашнего хозяйства cdc-42, pmp-3и ire-1. Каждая точка представляет собой биологическую репликацию. Данные преобразуются для статистического анализа, поскольку они не соответствуют конвенциям, необходимым для параметрического анализа. Статистический анализ проводился с использованием RM-One-way ANOVA с использованием многократного теста сидака. Дикий тип N2, hsf-1 и hsf-1 (sy441). Бары обозначают стандартную погрешность среднего. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 4: Модели выражения согласуются между стандартными кЗКПЧ и нанофлюидными системами qPCR.
(A) Уровень экспрессии sma-3 (A), sma-10 (B) или dnj-26 (C) мРНК определялся с помощью регулярных qPCR и нанофлюидных qPCR (многослойный чип) из трех биологических репликаций cDNA, генерируемых через Worm-to CT из штамма дикого типа (N2) и dbl-1(nk3) нокаутирующий штамм 25. Относительные уровни экспрессии мРНК были определены для каждого штамма с использованием метода Delta-Ct21. Затем изменение сложи было определено путем деления уровней экспрессии, полученных у червей dbl-1(nk3), на соответствующие уровни мРНК в штамме N2. Как показано в панели А, модели были последовательными для обоих методов в каждой отдельной биологической репликации. (B)и(C)такие же,как( A ) для уровней sma-10 и dnj-26 mRNA, соответственно. Целевые уровни мРНК были нормализовыны в отношении генов домашнего хозяйства cdc-42 и pmp-3. Статистический анализ был рассчитан для каждого гена с помощью парного t-теста, сравнивая результаты трех биологических репликаций, полученных с помощью стандартного qPCR, и тех, которые генерируются с помощью нанофлюидного qPCR. P-значения этих сравнений были 0.3113, 0.2635, и 0.3481 для sma-3, sma-10, и dnj-26,соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 5: Использование метода Worm-to-CT на массовых образцах или на одиночных червях обеспечивает аналогичные уровни экспрессии при нормализации на одного червя.
Уровни экспрессии (A) hsp-16.1/11, (B) F44E5.4, и ( C ) hsp-70 (C12C8.1) были проанализированы у молодых взрослых животных при отсутствии теплового удара либо путем выполнения Worm-to-CT на основных 25 животных, или на 36 одиноких особей. Когда данные нормализовались на одного червя, не было существенной разницы между уровнями, полученными на червя для каждого транскрипта с использованием обоих методов. Уровни мРНК от генов-мишеней были нормализовывались по отношению к среднему из трех генов домашнего хозяйства cdc-42, pmp-3 и ire-1. Бары представляют собой стандартную погрешность среднего. Статистика - парный t-тест. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 6: Высокая пропускная способность RT-qPCR на одиночных червей с использованием метода Worm-to-CT может контролировать меж индивидуальную изменчивость экспрессии генов.
(A) Средний уровень экспрессии для 53 стенограмм, полученных при воздействии короткого теплового удара (30 мин при температуре 34 градусов по Цельсию). Боксплоты представляют собой распределение среднего экспрессии мРНК от отдельных червей (на одного червя было использовано в среднем три технических репликации). Точки представляют уровни выражения в 28 отдельных червей. Уровни мРНК от генов-мишеней были нормализовывались по отношению к среднему из трех генов домашнего хозяйства cdc-42, pmp-3 и ire-1. (B)Коэффициент вариации26 (CV) как функция среднего экспрессии мРНК для 53 транскриптов после воздействия короткого теплового удара был рассчитан из 28 отдельных животных (сырые данные, показанные в панели B). Набор стенограмм включает в себя переменную nlp-29 стенограмму 27 и две стабильные стенограммы(ife-1 и Y45F10D.4; неопубликованные данные). Резюме – это отношение стандартного отклонения к среднему. Это резюме было использовано для оценки межим индивидуальной изменчивости экспрессии транскрипта между отдельными червями. Как и ожидалось, меж индивидуальная изменчивость масштабируется со снижением средних уровней выражения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Рисунок 7: Технические репликации не были необходимы при анализе межличностной изменчивости экспрессии генов с помощью нанофлюидного чипа.
Данные, представленные на этом графике, были получены у 28 отдельных червей после короткого теплового удара (30 мин при температуре 34 градусов по Цельсию). Каждая красная точка представляет собой коэффициент изменения (CV) средних уровней экспрессии транскрипта для одной стенограммы, анализированной между 28 отдельными червями (био резюме). Каждая синяя точка представляет собой резюме уровней экспрессии между тремя техническими репликациями, полученными от одного червя, в соответствии с анализом стенограммы (техническое резюме). Этот график показывает, что техническая изменчивость (между техническими репликациями) была намного ниже биологической изменчивости (между отдельными червями), предполагая, что нет необходимости выполнять технические репликации на нанофлюидном массиве экспрессии генов при анализе экспрессии генов у одиночных червей, подобно одноклеточнымисследованиям 14,15,28. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Таблица 1: План макета для многофункционального чипа. В таблице выше показан простой макет, который может быть использован при планировании запуска многослойного чипа. Слева находятся пространства, которые должны быть заполнены грунтовки целей, представляющих интерес и справа пространства, которые должны быть заполнены образцами интереса. Каждый анализ и выборка массива в паре номер-мудрый через чип. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Таблица 2: План макета для чипа с одним массивом. В таблице выше показан простой макет, который может быть использован при планировании запуска чипа с одним массивом. Слева находятся пространства, которые должны быть заполнены грунтовки целей, представляющих интерес и справа пространства, которые должны быть заполнены образцы интереса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Таблица 3: Список праймеров RT-qPCR, используемых в данном исследовании. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.
Дополнительная таблица 1: Праймеры из базы данных праймеров RT-qPCR. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.