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).
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.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение