Здесь мы описываем простой протокол, который позволяет in vitro оценить обилие флуоресцентно меченных микроРНК для изучения динамики упаковки микроРНК и экспорта во внеклеточные везикулы (ВВ).
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы описываем простой протокол, который позволяет in vitro оценить обилие флуоресцентно меченных микроРНК для изучения динамики упаковки микроРНК и экспорта во внеклеточные везикулы (ВВ).
Внеклеточные везикулы (ВВ) являются важными медиаторами клеточной коммуникации, которые секретируются различными клетками. Эти ВВ переносят биологически активные молекулы, включая белки, липиды и нуклеиновые кислоты (ДНК, мРНК, микроРНК и другие некодирующие РНК), из одной клетки в другую, что приводит к фенотипическим последствиям в клетках-реципиентах. МикроРНК (микроРНК) привлекли большое внимание из-за их роли в формировании микроокружения и в обучении клеток-реципиентов из-за их явной дисрегуляции и обилия в ВВ. Дополнительные данные указывают на то, что многие микроРНК активно загружаются в электромобили. Несмотря на эти четкие доказательства, исследования динамики экспорта и механизмов сортировки микроРНК ограничены. Здесь мы приводим протокол с использованием анализа EV-микроРНК методом проточной цитометрии, который может быть использован для понимания динамики загрузки EV-микроРНК и выявления механизмов, участвующих в экспорте микроРНК. В этом протоколе микроРНК, предварительно определенные для обогащения в ВВ и обедненные из донорских клеток, конъюгируются с флуорофором и трансфицируются в донорские клетки. Затем флуоресцентно меченные микроРНК проверяются на загрузку в ВВ и истощение клеток с помощью кОТ-ПЦР. В качестве средства контроля трансфекции и инструмента для стробирования трансфицированной популяции клеток используется флуоресцентно меченная клеточная РНК (с сохранением клеток и с истощением EV). Клетки, трансфицированные как EV-микроРНК, так и клеточной миРНК, оцениваются на флуоресцентные сигналы в течение 72 часов. Интенсивность флуоресцентного сигнала, специфичная для EV-микроРНК, быстро уменьшается по сравнению с клеточной микроРНК. Используя этот простой протокол, теперь можно оценить динамику загрузки микроРНК и определить различные факторы, ответственные за загрузку микроРНК в ВВ.
МикроРНК (микроРНК) являются одним из наиболее хорошо охарактеризованных подмножеств малых некодирующих РНК, которые известны своей важнейшей ролью в посттранскрипционной регуляции генов. Экспрессия и биогенез большинства микроРНК следуют скоординированной серии событий, которые начинаются с транскрипции первичных микроРНК (при-миРНК) в ядре. После ядерной обработки микропроцессорным комплексом в микроРНК-предшественники (пре-микроРНК) пре-микроРНК экспортируются в цитоплазму, где подвергаются дальнейшей обработке эндонуклеазой РНКазы III, разделенной на 21-23 нуклеотидные зрелые дуплексымикроРНК 1. Одна из цепей обработанной зрелой микроРНК связывается с матричными РНК-мишенями (мРНК), что приводит к деградации или трансляционному подавлению мишеней2. Основываясь на плейотропной роли микроРНК в одновременной регуляции нескольких различных мРНК-мишеней, неудивительно, что экспрессия микроРНКжестко регулируется. Действительно, неправильное выражение способствует возникновению различных болезненных состояний, особенно при раке. Аберрантная экспрессия микроРНК не только представляет собой специфическую для заболевания сигнатуру, но и стала мишенью для прогностического и терапевтического потенциала 4,5,6. В дополнение к своим внутриклеточным ролям, микроРНК также выполняют неавтономные функции. Например, микроРНК могут быть селективно упакованы в ВВ донорскими клетками и экспортированы в реципиенты, где они вызывают различные фенотипические реакции в норме и физиологии заболевания 7,8,9.
Несмотря на четкие доказательства того, что ВВ-ассоциированные микроРНК являются функциональными биомолекулами, до конца не ясно, как определенные подмножества микроРНК нарушают регуляцию при таких болезненных состояниях, как рак, и как клеточные механизмы отбирают и сортируют микроРНК в Evs 10,11. Учитывая потенциальную роль EV-микроРНК в модуляции микроокружения, крайне важно определить механизмы, участвующие в экспорте отдельных микроРНК, чтобы полностью прояснить роль EV в межклеточной коммуникации и патогенезе заболевания. Понимание процесса высвобождения микроРНК в ВВ не только выявит важные медиаторы экспорта микроРНК, но и может дать представление о потенциальных терапевтических средствах. Чтобы достичь такого уровня знаний, необходимо адаптировать инструменты для точного ответа на эти новые экспериментальные вопросы. Действительно, количество исследований, в которых оцениваются электромобили, растет в геометрической прогрессии из-за внедрения новых методов и средств контроля12,13. Что касается оценки обилия экспортируемых микроРНК в ВВ, то в настоящее время стандартными инструментами являются секвенирование нового поколения и количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (кОТ-ПЦР). Несмотря на то, что эти инструменты полезны для оценки количества микроРНК в ВВ, существуют ограничения на их чувствительность и специфичность, и использование этих статических подходов для оценки динамики недостаточно. Определение динамики экспорта микроРНК в ВВ требует комбинации специализированных инструментов. Здесь мы представляем комплексный протокол с использованием флуоресцентно конъюгированных микроРНК для анализа динамики высвобождения микроРНК из донорских клеток и встраивания в ВВ. Мы также обсудим преимущества и ограничения метода и дадим рекомендации по оптимальному использованию. Универсальный метод, представленный в этой статье, будет полезен исследователям, заинтересованным в изучении высвобождения микроРНК в ВВ и их потенциальной роли в клеточной коммуникации и заболеваниях.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: В качестве предварительного условия для использования этого метода требуется идентификация и валидация селективно экспортируемых микроРНК. Поскольку различные клеточные линии различаются в зависимости от груза микроРНК, отсортированного по их ВВ, рекомендуется, чтобы интересующая клеточная линия и связанные с ней ВВ были оценены на наличие микроРНК перед использованием. Кроме того, трансфекция на основе липофектамина является одним из важнейших этапов протокола; Рекомендуется предварительно определить эффективность трансфекции до постановки эксперимента.
1. Выращивание клеток в культуре и трансфицирование клеток флуорофор-конъюгированной EV-микроРНК
2. Забор трансфицированных клеток в различные моменты времени для анализа флуоресценции
3. Анализ сигналов клетки-микроРНК и EV-микроРНК в клетках методом проточной цитометрии
4. Изоляция ВВ от трансфицированных клеток
5. Анализ сигналов клеточной микроРНК и EV-микроРНК в ВВ методом проточной цитометрии
6. Валидация высвобождения микроРНК в ВВ с помощью кОТ-ПЦР
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь мы используем проточную цитометрию в качестве мощного инструмента для исследования высвобождения микроРНК из клеток в ВВ. С помощью этого протокола методом проточной цитометрии клеток, трансфицированных клеточными микроРНК и EV-микроРНК, выявлено последовательное снижение флуоресцентного сигнала, соответствующего EV-микроРНК, при этом сигнал, соответствующий клеточной микроРНК, сохранялся в клетках. Чтобы убедиться, что конъюгация флуорофора не влияет на высвобождение микроРНК в ВВ, miR-451a конъюгировали с двумя о...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Новый протокол позволяет фиксировать кинетику высвобождения микроРНК в ВВ после трансфекции ВВ-микроРНК. Подход позволяет проводить одновременный анализ нескольких EV-микроРНК и клеточных микроРНК при условии использования возможностей цитометра. Более того, несмотря на то, что анализ проточной цитометрии может дать ценную информацию о биологии микроРНК EV, он не лишен ограничений. Тем не менее, некоторые ограничения могут быть преодолены при использовании в сочетании с другими методами для более полного понимания.
...Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Мы признательны за поддержку и советы д-ру Джилл Хатчкрофт (Jill Hutchcroft), директору центра проточной цитометрии в Университете Пердью. Эта работа была поддержана R01CA226259 и R01CA205420 для A.L.K., премией Американской ассоциации пульмонологов (ANALA2023) IA-1059916 для A.L.K., грантом Purdue Shared resource facility P30CA023168 и флагманской докторской стипендией Фулбрайта, присужденной Государственным департаментом, США Его Святейшеству.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Микроцентрифужные пробирки объемом 1,5 мл | Fisher | 05-408-129 | |
| 15 мл Пробирки Falcon | Corning | 352097 | |
| 6-луночные планшеты для культуры тканей с плоским дном | Fisher Scientific | FB012927 | |
| ApogeeMix 25 мл, (PS80/110/500 & Si180/240/300/590/880/1300 нм) | Apogee Flow Systems | 1527 | Для настройки стробирования и параметров для обнаружения частиц |
| Проточный цитометр Attune Nxt | ThermoFisher Scientific | N/A | Для анализа флуоресценции в EVs |
| BD Fortessa Cell Analyzer | BD Biosciences | N/A | Для анализа флуоресценции в клетках |
| Инкубатор для клеточных культур | н/д н | /д | Поддержание температуры 37 ° C и 5% CO2 |
| Cell Культуральная среда | Н/Д | Н/Д | , специфичная для интересующей клеточной |
| линии Представляющая интерес клеточная линия | Н/Д | Н/Д | Любая клеточная линия, протестированная и оцененная на ВВ и клеточное обилие интересующих микроРНК. |
| Cell-miRNA (miRIDIAN микроРНК имитирует красный контроль трансфекции) | Горизонт открытия | CP-004500-01-05 | микроРНК предварительно определены для удержания представляющей интерес клеточной линией и не экспортируются селективно в EVs |
| EV (флуорофорные конъюгированные микроРНК) | Интегрированные технологии ДНК (IDT) | микроРНК предварительно определены для селективной сортировки в EVs | |
| Флуоресцентный микроскоп | н/д | /д | |
| Gibco Opti-MEM Сниженная сыворотка Среда | Fisher Scientific | 31-985-070 | |
| Hausser Scientific Гемоцитометр | Fisher | 02-671-54 | |
| Hyclone 1x PBS (для клеточной культуры) | Fisher | SH30256FS | |
| липофектамин RNAimax | Fisher Scientific | 13-778-150 | |
| miRCURY LNA Обратная транскриптаза | Qiagen | 339340 | |
| miRCURY LNA SYBR Green PCR | Qiagen | ||
| mirVana Выделение РНК | Qiagen | AM1561 | |
| Нуклеазная вода без нуклеазы | Fisher Scientific | 4387936 | |
| Параформальдегид, 4% в PBS | Fisher | AAJ61899AK | |
| Реагент резервуар нестерильный | VWR | 89094-684 | |
| Thermo ABI QuantiStudio DX Real-Time PCR | ThermoFisher Scientific | N/A | |
| Трипсин 0,25% | Fisher | ||
| Ультрацентрифуга | Н/Д Н | /Д |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.