В этой статье описывается протокол для сбора и обнаружения miR-15a из слёз как нового диагностического инструмента диабетической ретинопатии.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этой статье описывается протокол для сбора и обнаружения miR-15a из слёз как нового диагностического инструмента диабетической ретинопатии.
Диабетическая ретинопатия (ДР) — это серьёзное осложнение сахарного диабета, затрагивающее значительную долю населения с диабетом. Ранняя диагностика и вмешательство критически важны для предотвращения необратимой потери зрения. Современные методы диагностики, хотя и эффективны, имеют ограничения. miRNA — небольшая некодирующая РНК, которая ингибирует стабильность и/или трансляцию мРНК путём связывания с 3'-нетранслированными областями (3'-UTR) целевых мРНК, всё чаще признаётся значимой связью с диабетом и может быть получена через слёзы. В этом исследовании изучался потенциал экзосомного miR-15a, полученного из слезной жидкости, как нового диагностического маркера для ДР. Образцы слёз были получены у 135 пациентов с диабетом (36 с диабетической ретинопатией [DR] и 50 без DR) и 49 здоровых контрольных групп. Экзосомы были изолированы, а уровни экспрессии экзосомного miR-15a измерялись с помощью капельной цифровой ПЦР (ddPCR). Результаты показали, что экспрессия экзосомного miR-15a была изменена у пациентов с диабетом и ДР по сравнению со здоровыми пациентами. Эти данные указывают на то, что экзосомный miR-15a, полученный из слезной жидкости, может играть роль в молекулярных механизмах, лежащих в основе диабета и его осложнениях. Кроме того, он обладает потенциалом как неинвазивный и надёжный диагностический биомаркер диабетической ретинопатии, обеспечивая высокую чувствительность и специфичность.
Диабетическая ретинопатия (ДР) — одно из самых известных микроваскулярных осложнений диабета, угрожающее зрению миллионов людей по всему миру. Глобальная распространённость ДР по демографическим данным по Атласу ВПЛ 2019 оценивается в 22,7% от всего населения диабетиков в мире, при этом число новых случаев постоянно растёт, особенно в развитых и развивающихсястранах 1. Клинически ДР характеризуется ранней стадии ДР или непролиферативной диабетической ретинопатией (NPDR), поздней стадией ДР или пролиферативной диабетической ретинопатией (PDR), а также наличием макулярного отёка. Повышенная сосудистая проницаемость и закупорка капилляров — два распространённых патологических изменения, наблюдаемые при NPDR, а при PDR 2,3 наблюдается аномальная неоваскуляризация радужки, макулы, зрительного диска или сетчатки. Прогрессирование в PDR, которое может привести к кровоизлиянию стекловидного тела и отслоению сетчатки, может привести к значительному ухудшениюзрения 3. Во всех случаях патологические изменения можно выявить с помощью фундоскопии или фотообследования фундуса обученными офтальмологами4. С помощью стандартного метода фотосъёмки дна диабетическая ретинопатия может быть выявлена с чувствительностью 78%-96% и специфичностью 86%-97% 5. Однако этот метод обнаруживает только после повреждения сетчатки. Существует неудовлетворённая потребность в раннем выявлении ДР до появления клинически видимых признаков сетчатки, таких как кровоизлияния сетчатки, микроаневризмы, экссудаты и пролиферация новых сосудов.
Развитие молекулярных инструментов привело к открытию экзосом как потенциального диагностического инструмента для различных заболеваний, включая рак и сердечно-сосудистыезаболевания 6,7. Экзосомы — это частицы наноразмера, связанные липидной двухслойной мембраной, которую большинство клеток выделяют в пространство внеклеточного везикула (EV). Эти экзосомы могут транспортироваться с помощью биожидкостей, таких как кровь, слёзы, слюна и моча, что делает их легко доступными для неинвазивных или малоинвазивных диагностическихпроцедур 8. Они несут различные маркеры происхождения клеток, включая белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Особый интерес представляют небольшие некодирующие РНК, содержащиеся внутри электромобилей. Хотя эти РНК не кодируются для белков, они играют ключевую роль в регуляции генов и участвуют во многих физиологических и патологических процессах, включая β-клетки поджелудочной железы, которые имеют большое значение в развитиидиабета 9,10.
В частности, было показано, что miR-15a тесно связан с развитием диабета, главным образом через регуляцию выработки инсулина и функции бета-клетокподжелудочной железы 11. Наша группа недавно продемонстрировала, что miR-15a изменён в плазме диабетической ретинопатии. Кроме того, было показано, что miR-15a выделяется бета-клетками поджелудочной железы и распространяется по кровотоку ксетчатке-12. Слёзная жидкость считается легко доступной жидкостью, которую можно получить из глаза неинвазивным и экономически эффективнымспособом 13. Он содержит смесь различных белков, липид, электролитов и других молекул, что отражает физиологическое состояние поверхности глаза и окружающих тканей, включаясетчатку-14. В слезной жидкости обнаружено большее количество миРНК, чем в сыворотке и водном растворевлаги 15,16. Состав слёз меняется в ответ на различные системные заболевания, включая диабет17. Фактически, анализ слёзной жидкости показал многообещающий потенциал для мониторинга и диагностики других заболеваний, не связанных с глазами, таких как рассеянный склероз и рак молочнойжелезы 18,19. С учётом прямой связи диабетической ретинопатии с глазом, было бы актуальнее искать возможные диагностические свойства слёзной жидкости при этом заболевании. Уровни IL-1RA, IL-8, IL-6 и TNF-α в слезной жидкости пациентов с диабетической ретинопатией наблюдаются изменениями, которые также варьируются в зависимости от тяжести заболевания20,21. По сравнению с традиционным обследованием фундускопии, анализ слёзной жидкости при диабетической ретинопатии обладает потенциальными преимуществами с точки зрения доступности, неинвазивности и специфичности, а также позволяет выявлять их на раннем этапе до начала заболевания22.
Поэтому основная цель этого исследования — изучить потенциал экзосомного miR-15a, полученного из слезной жидкости, как нового диагностического маркера диабетической ретинопатии посредством выделения и количественной оценки миРНК из слёзных жидкостей популяции диабетической ретинопатии. Благодаря этому появился бы новый метод обнаружения диабетической ретинопатии с помощью скрининга слезной жидкости, который можно обнаружить даже до появления осложнений сетчатки, что позволяет проводить ранние профилактические или терапевтические меры.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Исследование было проведено с одобрения Медицинского исследовательского комитета Медицинского центра Университета Малайи (номер отсылки: 20165-2446). Письменное согласие было получено от всех участников перед набором. Всего было включено 135 участников из числа пациентов, посещающих офтальмологическую клинику Медицинского центра Университета Малайи (UMMC), Куала-Лумпур. Критерии включения включали пациентов, получавших услуги по UMMC и имевших возраст от 20 до 80 лет. Пациенты, проходившие активное лечение инсулином, имели анамнез лазерное или анти-VEGF лечение за последние 3 месяца, либо принимали обычные антитромбоциты или антитроцитные препараты, были исключены из исследования. Затем участников разделили на три группы: (1) здоровый контроль (контрольный), (2) диабетик без ретинопатии (ДМ без ДР) и (3) диабетик с ретинопатией (ДР). Краткое описание протокола приведено на рисунке 1. Подробности о реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведены в Таблице материалов.

Рисунок 1: Обзор протокола. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
1. Подготовка материалов
2. Подготовка человеческих объектов
3. Сбор человеческой слёзной жидкости
4. Предварительная обработка образцов слёз
5. Изоляция экзосомов
ПРИМЕЧАНИЕ: Изоляция РНК проводится с использованием коммерчески доступного комплекта в соответствии с производственным протоколом (см. таблицу материалов).
6. Изоляция РНК
ПРИМЕЧАНИЕ: Изоляция РНК проводится с использованием коммерчески доступного комплекта в соответствии с производственным протоколом (см. таблицу материалов).
7. Синтез кДНК
| Компонент | Объём/реакция |
| 10x RT-буфер | 1,5 мкл |
| 100M смесь dNTP | 0,15 мкл |
| Ингибитор РНК (200U/мкл) | 0,19 мкл |
| Multiscribe RT Enzyme (50U/μl) | 1 мкл |
| Капсуль RT 20x | 0,75 мкл |
| Свободная вода с РНК | 1,51 мкл |
| Образец | 9,9 мкл |
| Общий объём | 15 мкл |
Таблица 1: Подготовка мастер-смеси ПЦР, используемой для синтеза кДНК из изолированной РНК.
| Шаг | Температура | Продолжительность |
| Обратная транскрипция | 16 °C | 30 мин |
| 42 °C | 30 мин | |
| Стой | 85 °C | 5 мин |
| Стой | 4 °C |
Таблица 2: Условия термоциклирования для синтеза кДНК.
8. Цифровая капельная ПЦР
ПРИМЕЧАНИЕ: Цифровая капельная ПЦР (ddPCR) проводится с использованием коммерчески доступных наборов в соответствии с производственными протоколами (см. таблицу материалов).
| Компонент | Объём/реакция |
| 2x ddPCR Supermix для зондов (без dUTP) | 10 мкл |
| 20x капсуль/зонд | 1 мкл |
| Образец | 7 мкл |
| Свободная вода с РНК | 2 мкл |
| Общий объём | 20 мкл |
Таблица 3: Подготовка мастер-смеси ПЦР, используемой для ddPCR.
| Шаг | Температура | Продолжительность | Пандус | Цикл |
| Активация ферментов | 95 °C | 10 мин | ~2 °C/ s на каждый шаг | 1 |
| Денатурация | 94 °C | 30-е годы | 40 | |
| Отжиг | 60 °C | 1 минута | 40 | |
| Деактивация ферментов | 98 °C | 10 мин | 1 | |
| Стой | 4 °C | Н/Д | Н/Д |
Таблица 4: Условия термоцикла для ddPCR.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Стандартная кривая
Была создана стандартная кривая для определения точного объёма слёз, собранных у каждого пациента. В основном, разные объёмы консервантов варьируются от 3 мкл до 25 мкл под воздействием полосок Ширмера. Также наблюдалось расстояние влажной зоны на Ширмере. Процедура повторялась три раза для каждой процедуры, и среднее значение было рассчитано. Была сформирована стандартная кривая объёма собранных разрывов по сравнению с расстоянием влажных участков ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обследование фундускопией, оптической когерентной томографией и флуоресцеиновой ангиография — это современные методы обнаружения диабетической ретинопатии. Эти три метода часто используются вместе для всесторонней оценки различных заболеваний сетчатки и хориоиды. Фундоскопия — это клиническое обследование, которое регулярно проводится во время оценки диабетической ретинопатии. Этот метод проводится обученными офтальмологами и является золотым стандартом для диагностики диабетической рети...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Это исследование было поддержано исследовательским институтом Alcon Research Institute (IF011-2020) и грантом FOM UMSC Care Postdoctoral Research Grant 2021.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,9% с хлоридом натрия | Ain Medicare Sdn Bhd | GB16165967618 | |
| 1x фосфатный буферный физиологический раствор | Термо Фишер Сайентифик | 10010-023 | |
| Прикладные биосистемы Комплект обратной транскрипции TaqMan MicroRNA | Прикладные биосистемы | 4366596 | |
| ddPCR Supermix для зондов (без dUTP) | Лаборатории BioRad | 1863024 | |
| ddPCR 96-Well пластины | Лаборатории BioRad | 12001925 | |
| Картриджи DG8 | Лаборатории BioRad | 1864008 | |
| Прокладки DG8 | Лаборатории BioRad | 1863009 | |
| Масло для генерации капель для зондов | Лаборатории BioRad | 1863005 | |
| Экзоспин-96 Экзосомный изоляционный набор | Системы наведения ячейки | EX07-96 | |
| miRNeasy Сыворотка/Плазменный продвинутый набор | Цягэн | 217204 | |
| PX1 PCR Plate Sealer | Лаборатории BioRad | 1814000 | |
| Цифровая система ПЦР с каплями QX100 | Лаборатории BioRad | QX100 | |
| Генератор капель QXDx | Лаборатории BioRad | 12001049 | |
| Стрип Ширмер | Optitech | SCH-100 | |
| Термоциклер T100 | Лаборатории BioRad | 1861096 | |
| Анализ Taqman MicroRNA MTOMED 20 (ID анализа: 000389) | Прикладные биосистемы | 4440887 | Последовательность цели: UAGCAGCAUAAUGGUUGUGUG |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.