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Immunology and Infection

Collecte et traitement des ganglions lymphatiques des animaux de grande taille pour l’analyse de l’ARN : préparation pour l’étude de transcriptomique ganglion des grandes espèces animales

doi: 10.3791/57195 Published: May 19, 2018

Summary

Ce protocole donne un aperçu des procédures d’isolement d’ARN pour le profilage de transcriptomique des tissus ganglionnaires de grands animaux, y compris les étapes dans l’identification et l’excision des ganglions lymphatiques du bétail et la faune, échantillonnage des approches pour assurer la cohérence entre plusieurs animaux et des considérations plus des résultats représentatifs pour la préservation de l’après la collecte et le traitement aux fins d’analyse de RNA.

Abstract

Les grands animaux (bétail et la faune) servent d’importants réservoirs d’agents pathogènes zoonotiques, y compris les Brucella, Mycobacterium bovis, Salmonellaet e. coliet sont utiles pour l’étude de la pathogenèse et/ou propagation de la bactérie dans ses hôtes naturels. Avec la touche de fonction des ganglions lymphatiques dans la réponse immunitaire de l’hôte, ganglion lymphatique tissus servent comme une source potentielle de l’ARN pour les analyses transcriptomiques en aval, afin d’évaluer les changements temporels dans l’expression des gènes dans les cellules au cours d’une infection. Cet article présente une vue d’ensemble du processus de ganglion lymphatique collection et prélèvement d’ARN en aval traitement du bétail, utilisant des bovins (Bos taurus) comme un modèle, avec des exemples supplémentaires fournis par le bison d’Amérique (Bison bison ). Le protocole contient des informations sur la localisation, l’identification et enlèvement des ganglions lymphatiques de plusieurs sites clés dans le corps. Par ailleurs, une méthode d’échantillonnage de biopsie est présentée qui permet une cohérence de l’échantillonnage à travers plusieurs animaux. Plusieurs considérations pour la conservation de l’échantillon sont examinées, y compris la production d’ARN adapté aux méthodologies en aval comme RNA-sequencing et RT-PCR. Par les longs délais inhérents aux gros animaux vs des études souris temps, des résultats représentatifs de bison et de tissus bovins ganglion sont présentés pour décrire l’évolution temporelle de la dégradation dans ce type de tissu, dans le cadre d’un examen de travaux méthodologique antérieurs sur la dégradation de l’ARN dans d’autres tissus. Dans l’ensemble, ce protocole sera utile pour les deux chercheurs vétérinaires en début du transcriptome projets sur grands échantillons d’animaux et de biologistes moléculaires intéressés par l’apprentissage de techniques pour échantillons in vivo et in vitro de traitement.

Introduction

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RNA-sequencing analyse du transcriptome de ganglions lymphatiques offre la possibilité de caractériser la réponse immunitaire des animaux à une variété de pathogènes. Tandis que cette méthodologie a été utilisée intensivement chez les souris, les analyses ont récemment étendu dans les plus grands mammifères1,2. Bétail/gros ganglions animales peut être utilisées pour caractériser les réactions de l’hôte à une infection, non seulement pour leur utilisation dans les vaccins ou les études de susceptibilité génétique et l’identification de cibles pour le développement de médicaments, mais aussi comme systèmes modèles pour les études chez l’homme sur les maladies zoonotiques. Par exemple, dans le cas de brucellose (une maladie zoonotique bactérienne qu’effets un demi-million de personnes dans le monde entier chaque année), malgré a considérablement augmenté des coûts, des études chez les moutons ou les chèvres sont plus pertinents pour l’infection humaine et le vaccin pour les humains développement de modèles animaux de laboratoire. Modèles de souris infection récapitulent l’infection du système réticulo-endothélial mais pas les signes cliniques caractéristiques3.

Lors des expérimentations animales importantes par rapport aux études animales de laboratoire, le processus de récolte nécessairement le tissu implique un délai plus long entre l’euthanasie et la collection de tissus, qui constitue un défi potentiel pour la conservation des RNA de haute qualité. L’ARN intact est essentiel pour la génération de données transcriptomiques biologiquement pertinente. Est de la génération de l’ARN de qualité des échantillons de tissus particulièrement critique pour les études de pathogène animal grand menée dans des installations de confinement. Ces études sont par nature plus difficiles à effectuer car non seulement ils exigent agréées et un personnel hautement qualifié mais aussi portent des frais importants, qui, selon les travaux, peuvent varier de quelques dizaines à des centaines de milliers de dollars. Ces types d’études impliquent aussi une collaboration interdisciplinaire et connaissances interdisciplinaires pour leur achèvement, ajoutant à leur complexité. Par conséquent, formation, développement d’et l’adhésion à un système simplifié de prélèvement et de conservation procure des avantages importants pour les études moléculaires en aval des tissus provenant d’animaux infectés.

La collection des plus gros ganglions lymphatiques présente des difficultés supplémentaires pour la collection de tissus par rapport à l’échantillonnage semblable des ganglions murines. La préparation pour l’excision de l’échantillon nécessite une compréhension de base de l’anatomie du ganglion, y compris les structures internes pertinentes. La structure d’un ganglion lymphatique est constituée de lobules lymphoïdes entourées de sinus remplis de ganglions. Ces structures sont enfermés dans une capsule dure, fibreuse. 4 un lobule lymphoïde est le « unité anatomique et fonctionnelle fondamentale du ganglion » et se compose de follicules, une unité profonde corticale et cordons médullaires et sinus4 (Figure 1 a). Les lymphocytes B et T sont abrite les follicules et profondément corticales unités, respectivement. Ces structures offrent un échafaudage 3D et facilitent l’interaction entre le lymphocytes ou cellules présentatrices d’antigène.

Grossièrement, follicules et unités profond corticales peuvent être identifiées sur la surface coupée car ils contiennent un maillage plus dense réticulaire et apparaissent plus sombres que les sinus, qui sont constituées d’un maillage réticulaire plus délicat et apparaissent plus léger (Figure 1 b). Par convention, les pathologistes se référer aux régions des ganglions lymphatiques comme le cortex superficiel (follicules), le paracortex (unités corticales profonde) et le bulbe rachidien (cordons médullaires et des sinus). Un examen sérieux de ces trois régions a été jugé comme le meilleur pratique dans les lignes directrices de routine d’examen pathologique des ganglions lymphatiques,5. Notez qu’il existe une variation considérable de la cohérence, la taille et couleur des ganglions lymphatiques, même au sein d’un seul animal. Comme l’âge des animaux, leurs ganglions lymphatiques aura tendance à diminuer en taille et devenir plus ferme que celles des animaux plus jeunes, généralement due à une augmentation dans leur tissu conjonctif et une réduction de la normale lymphoïde structure6,7.

Figure 1
Figure 1. Anatomie du ganglion. (A) cette image de dessin animé montre l’anatomie du ganglion, représentant les principales structures. (B) toujours cette image montre un ganglion bovin couper en coupe transversale. Les structures/couches pertinentes qui sont visibles à le œil nu sont mises en évidence. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Selon la question expérimentale, ganglions différentes seront d’intérêt pour la collecte et l’analyse. Ganglions lymphatiques périphériques sont celles situées profondément dans le tissu sous-cutané. Chez les bovins, les ganglions lymphatiques périphériques ou superficielles souvent utilisés en pratique clinique et expérimentale incluent parotides, sous-maxillaires, rétropharyngiens, préscapulaires préfémoraux (PRECRURAUX) et inguinal superficiel (supramammaires chez les femelles, du scrotum chez les mâles) () La figure 2). Dans le tableau 1, les propriétés des principaux ganglions superficielles, comme décrit dans le système de bovins8, sont mentionnées. Ci-dessous, quelques plans de collection ganglion potentiels pour les maladies infectieuses bactériennes des bovins sont présentés comme point de départ pour l’enquête.

Brucella abortus/Brucella melitensis: norme necropsies pour b. abortus-infectés par les bovins et br. melitensis-chèvres infectés au Centre National des maladies animales récupérer supramammaires, prescapular et le tissu ganglionnaire parotide , tous deux pour la moudre pour l’énumération bactérienne et pour la préparation d’ARN pour le profilage de l’expression hôte RNA. B. abortus peuvent être régulièrement récupérés dans chacun de ces ganglions lymphatiques chez les bovins infectés expérimentalement9. La présence de bactéries dans chacun de ces types de ganglion lymphatique peut être détectée dans br. melitensis-infecté chèvres jusqu’après l’infection au moins neuf mois selon les méthodes de base d’ARN de nos études (Boggiatto et al., inédit). Salmonella SP: le prescapular, subiliaque (préfémoral), et les ganglions mésentériques ont été utiles lors de la détermination des caractéristiques des carcasses de gros bovins pour une prévalence de Salmonella 10,11,12 et serait d’intérêt potentiel pour les études de transcriptomique. E. coli O157 : H7: les ganglions mésentériques (à l’intestin grêle moyen et les emplacements de l’intestin grêle distal) peut être les sites d’une reprise occasionnelle des bactéries chez les veaux infectés (mais pas chez les bovins adultes infectés)13. La leptospirose (Leptospira SP.): une persistance chronique des bactéries a été observée dans les ganglions lymphatiques de drainage de la glande mammaire14. Mycobacterium bovis : Chez les bovins, les bactéries ont été récupérée infection post expérimentale par les ganglions lymphatiques médiastinaux et trachéo-bronchique de veaux15. En outre, ganglion RNA a été utilisée pour examiner les réactions de l’hôte animal grand à des virus, tels que le syndrome dysgénésique et respiratoire porcin virus2. La figure 2 montre l’emplacement d’un sous-ensemble de ces principaux ganglions lymphatiques dans le corps de bovins.

Figure 2
Figure 2 : Caricature illustrant certains ganglions lymphatiques emplacements dans Bos taurus . Les ganglions lymphatiques numérotées sont annotées. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Dans cet article et la vidéo associée, nous présentons un protocole pour l’isolement des gros animaux ganglions lymphatiques pour des études de RNA, conçues pour être instructif pour les biologistes moléculaires participant aux études de transcriptomique des grandes infections animales. Tout d’abord, nous donnent un aperçu de la procédure d’isolement pour les ganglions lymphatiques, utilisant l’échantillonnage de tissus bovins et bisons comme exemples. Associé à cette manifestation, comme indiqué dans la vidéo, est un "workflow" pour un échantillon de tissu reproductible pour ARN. Ensuite, nous décrivons des considérations importantes pour le traitement d’un ganglion infecté, en mettant l’accent sur la sécurité, la cohérence et la qualité de la RNA.

La préparation de l’ARN du tissu avec un réactif d’isothiocyanate de phénol-guanidine acidifié est basée sur la méthode originale de Chomczynski et Sacchi16,17, avec une purification sur colonnes à centrifuger à base de silice en présence de agents chaotropiques basés sur le œuvre originale de Vogelstein et Gillespie18. Nous examinons également le potentiel pour la reprise de l’ARN pour transcriptomique de bovins ganglions lymphatiques conservés par des méthodes alternatives. Enfin, nous examinons l’impact de la variable de temps sur la qualité de RNA dans grands autopsies animales, y compris une expérience représentative montrant l’effet de l’augmentation dans le temps entre l’euthanasie et l’échantillonnage sur le profil de RNA récupéré de bison et bovines ganglions lymphatiques. Cet article sera utile non seulement pour les biologistes moléculaires, mais aussi de vétérinaires chercheurs commençant des études de transcriptomique.

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Protocol

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Les procédures de nécropsie animale représentées ici relèvent de protocoles IACUC approuvés au Centre National de la maladie animale, Ames, IA. Toutes les expériences ont été menées conformément aux principes directeurs adoptés pour la santé animale et le bien-être.

1. planification préalable avant l’autopsie

  1. Avant l’autopsie, préparer les documents suivants pour le transport à la suite de l’autopsie :
    1. rempli de 1,5 ou 2 tubes de microcentrifuge mL ~ 1,0 mL de solution de préservation de RNA, dans un conteneur de grille ou de transport. N’oubliez pas de suivre les directives du fabricant pour le rapport entre le volume de la solution de préservation pour le volume du tissu.
    2. Bistouris jetables et pinces propres, stérilisés à l’autoclave : un ensemble pour la dissection de la peau et un autre jeu pour collecter les ganglions lymphatiques (un pour chaque ganglion, par animal), empêchant ainsi une contamination croisée de la peau et de la flore environnementale avec le ganglion lymphatique tissus.
    3. 3 poinçon mm outils de biopsie, couteaux de l’autopsie, un conteneur pour objets tranchants pour le bistouris utilisés, les outils de la biopsie et les planches à découper ou plateaux jetables devant servir à la dissection des ganglions lymphatiques.
    4. Utiliser les équipements de protection individuelle, y compris les EPI nécessaire pour travailler au niveau approprié, BSL pour le système.
    5. Autoclave réutilisables outils en métal, y compris la pince, dans des plats en métal avant l’autopsie, en utilisant les ustensiles/Mercerie définissant.

2. identification et prélèvement des ganglions lymphatiques chez les bovins et bisons

Figure 3
Figure 3 . Ganglions lymphatiques du cou et tête bovine. (A) cette image de dessin animé montre certains ganglions lymphatiques de la tête et le cou de Bos taurus. (B) cette image montre le ganglion lymphatique parotidien en coupe transversale (à gauche) par rapport à la glande salivaire parotide coupe transversale (à droite). Notez la différence de textures entre les types de deux tissus. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

  1. Isolement des ganglions préscapulaires chez les bovins et bisons
    1. Euthanasier l’animal (bovins ou des bisons de n’importe quel âge, en fonction de l’expérience) basé sur le protocole IACUC local. Confirmer la mort de méthodes spécifiquement décrites dans le protocole IACUC institutionnel, y compris l’absence d’un battement de coeur, l’absence de la respiration et l’absence d’un réflexe cornéen. Déplacer l’animal à l’étage de l’autopsie.
      Remarque : Il existe différentes méthodes d’euthanasie humaine utilisés dans la pratique de laboratoire de grands animaux. Toutefois, l’administration intraveineuse d’une solution de sodium pentobarbital sodique et la phénytoïne est le plus couramment approuvé et utilisé le formulaire. Consulter les directives de l’AVMA pour l’euthanasie des animaux. 19
      ATTENTION : Suivre tous les protocoles de biosécurité pertinentes pour une autopsie à l’institution hôte, y compris les directives relatives à l’élimination sécuritaire des objets pointus ou tranchants dans un récipient résistant à la perforation et la décontamination des couteaux métalliques réutilisables et des pinces. Ce protocole génère des déchets coupants de l’utilisation de Bistouris jetables. Porter des équipements de protection individuelle comme dicté par les orientations institutionnelles, y compris les bottes, combinaisons, gants et lunettes de protection.
    2. Identifier les 3 participants de travailler sur les tissus d’origine animales.
      Remarque : Ici, dissecteur 1 va être chargé à grande échelle découpe des tissus animaux désirés, dissecteur 2 va récupérer les ganglions lymphatiques des animale différentes sections et dissecteur 3 fonctionnera à une table séparée pour isoler des sections de chaque ganglion lymphatique et Transférez-les sur tubes avec une solution d’agent de conservation.
    3. Commencez en plaçant l’animal en décubitus latéral.
    4. Étendre l’épaule en replaçant la branche avant au niveau du genou (carpe) ; cette motion ramèneront l’épaule et permettre une palpation plus facile du ganglion. Sentir la présence du ganglion « forfaitaire ».
      Remarque : Au cours de pathologies, lymphadénopathie peut-être être présente, qui facilite l’identification des ganglions lymphatiques, mais ce processus peut aussi affecter la cohérence, la composition et architecture du ganglion.
    5. Une fois localisé et avec l’épaule encore étendu, utilisez un couteau scalpel ou nécropsie pour pratiquer une incision de la peau le long du contour de l’épaule.
      Remarque : Ne restreignent pas la taille de l’incision, même si le ganglion lymphatique a été situé par palpation. Une incision plus large permet d’accéder plus facilement aux tissus plus profonds et facilite l’excision du ganglion pour le dissecteur.
    6. À l’aide d’une paire de pinces, retirer la peau pour révéler la pointe de l’épaule et l’encolure de la musculature.
      Remarque : Le ganglion préscapulaires se trouve souvent dans la graisse sous-cutanée, surtout chez les animaux overconditioned.
    7. Une fois de plus, palper l’emplacement du ganglion (Figure 3 a).
      Remarque : Contrairement à la graisse sous-cutanée, le ganglion lymphatique tiendra sa forme lorsqu’il est palpée. En outre, ganglions lymphatiques ne sont pas contiguës avec n’importe quel tissu environnant, car ils sont entourés d’une capsule fibreuse mince.
    8. Après avoir localisé le ganglion préscapulaires, soigneusement disséquer sur la graisse sous-cutanée, à l’aide d’un scalpel et forceps et isoler le ganglion lymphatique.
      1. Recherchez la présence d’une capsule fibreuse mince, comme l’illustre l' Figure 1 b, pour distinguer entre les ganglions lymphatiques et le tissu adipeux ; ganglions lymphatiques ne sont pas contiguës avec n’importe quel tissu environnant.
    9. Transfert du ganglion lymphatique à la table de dissection ganglionnaire, à l’aide d’un plateau en plastique pour le transfert de tissus, pour la coupe de plus.
      Remarque : L’apparition de ces ganglions lymphatiques chez les bisons est similaire. La vidéo associée représente l’aspect du ganglion préscapulaires comme découpées hors de l’épaule droite d’un bison d’Amérique.
  2. Isolement des ganglions parotides chez les bovins et bisons
    1. Commencez en plaçant l’animal en décubitus latéral sur le plancher de l’autopsie. Localiser l’articulation temporo-mandibulaire (ATM).
      1. Si c’est difficile à localiser, placent la mandibule lentement et déterminer l’emplacement auquel la mandibule se fixe sur le crâne ; Il s’agit de l’ATM.
    2. À l’aide d’un bistouri ou autopsie d’un couteau, faites une incision dans la peau. Commencer l’incision dorsale de l’articulation et l’étendre sur le ventre/verticalement le long de la mâchoire.
    3. Disséquer la peau pour révéler le tissu sous-cutané. La glande salivaire parotide sera visible en premier lieu, en raison de sa grande taille, aspect de surface lobulée et coloration rouge.
    4. À l’aide de pinces et un scalpel, déplacer la glande salivaire parotide côté pour trouver le ganglion lymphatique parotidien assis juste crânienne et médiale de la glande salivaire (Figure 3 a). Examiner le tissu ganglionnaire parotide pour texture avant traitement ultérieur.
      Remarque : ganglions lymphatiques de la face (sous-maxillaires et parotide) sont associés aux glandes salivaires, ce qui peut confondre l’isolement du ganglion lymphatique. Par rapport aux ganglions lymphatiques, glandes salivaires sont beaucoup plus grands et ont un aspect de surface lobulée. En outre, sur la surface de la coupe, les glandes salivaires sont homogènes dans la nature et ne présentent pas le modèle architectural classique cortical et médullaire des ganglions lymphatiques (Figure 3 b).
    5. La glande au scalpel de l’accise. Transférer vers la table de dissection ganglionnaire, à l’aide d’un plateau en plastique pour le transfert de tissus, pour la coupe de plus.
  3. Isolement des ganglions lymphatiques supramammaires chez les bovins femelles et bison
    1. Placez l’animal en décubitus latéral.
    2. Élever la patte arrière pour exposer la région inguinale et localiser la mamelle.
      Remarque : Chez des animaux sain, non en lactation, palpation de ces ganglions n'est pas possible. Chez un animal qui n’allaitaient pas, ces ganglions lymphatiques peut être palpables à la frontière caudale de la base de la mamelle.
    3. À l’aide d’un scalpel, faites une incision juste dorsale à la mamelle, le long de la cuisse, pour exposer les glandes supramammaires.
    4. Disséquer les tissus sous-cutanés et trouver le nœud de ganglions lymphatiques supramammaires incorporé dans une fine couche de graisse sous-cutanée. Si non distinguables visuellement, palper les tissus exposés pour la présence d’une structure ferme au sein de la graisse sous-cutanée.
    5. À l’aide de pinces et un scalpel, disséquer attentivement sur le ganglion de la graisse. Transférer vers la table de dissection ganglionnaire, à l’aide d’un plateau en plastique pour le transfert de tissus, pour la coupe de plus.

3. découpe et l’entreposage des ganglions lymphatiques

  1. Passez les ganglions isolées de dissecteur 2 à dissecteur 3 autour d’une table de dissection adjacente à l’espace principal de l’autopsie. Placez chaque ganglion sur une section fraîche d’une planche à découper. Avant numéroter les planches à découper en sections en ganglion, afin de faciliter la réception de plusieurs ganglions lymphatiques dans la succession. Pour les échantillons infectieux, utiliser des plateaux jetables.
  2. À l’aide de pince et un couteau jetable de bistouri ou d’une nécropsie, enlever une partie du ganglion. À l’aide d’un couteau bien aiguisé, faites une coupe sagittale d’ouvrir le ganglion lymphatique.
  3. Examiner l’intérieur du ganglion, surtout dans des échantillons provenant d’animaux infectés, à la recherche d’asymétrie, lésions, différences de couleur, etc. enregistrer les observations.
  4. (Option 1) Sections de tissu petit
    1. Bistouris jetables permet d’exciser les morceaux de chaque ganglion lymphatique qui est moins de 5 mm d’épaisseur et de transférer chaque morceau dans un tube avec une solution de conservation RNA avec une pince propre.
  5. (Option 2) Méthodes de biopsie ou de sectionnement ganglion lymphatique
    Remarque : Des Biopsies ou méthodologies sectionnement, lorsqu’il est appliqué aux sections parallèles ganglion lymphatique à travers différents nœuds et animaux, assurer la cohérence des tissus prélevés pour une analyse de RNA en vrac.
    1. Calez la methode de sectionnement
      1. Après avoir examiné la coupe sagittale pour capturer des cellules dans l’ensemble du profil du ganglion, une cale en forme de camembert de ganglion, du centre de la capsule externe de l’accise. Pour un nœud de 2 cm de largeur (taille standard ; Voir tableau 1), un coin coupé au centre qui est la longueur de l’arc extérieur de 4 mm et 5 mm d’épaisseur auront un poids net de ~ 100 mg.
      2. Avec le scalpel, couper l’écarteur en petits morceaux, pas plus épaisse que 5 mm et environ 50-100 mg chaque poids de tissu humide.
        Remarque : Par souci de cohérence, processus de toutes les pièces de coin d’un seul ganglion lymphatique soit en un seul lot ou dans des tubes distincts suivie par l’ARN mise en commun afin de fournir un profil représentatif de RNA de ganglion d’intérêt.
      3. Placer les morceaux de tissus avec une pince dans des éprouvettes contenant au moins 10 volumes de la solution de préservation de RNA, par rapport au volume du tissu.
    2. Punch biopsie méthode
      1. Sélectionnez un outil de punch biopsie si le but est de collecter des sections spécifiques, tels que les follicules spécifiques à partir du nœud. Sélectionnez un outil compatible avec la taille de l’échantillon souhaité pour la collection. Punch biopsie outils sont disponibles dans une gamme de tailles, de 1 à 8 mm de diamètre.
      2. Localiser visuellement les régions d’intérêt pour l’échantillon dans le ganglion lymphatique.
      3. Utilisez l’outil de biopsie de punch pour les sections d’intérêt, en pressant et en tournant l’outil dans le tissu pour créer le noyau de l’accise. Transférer le morceau de tissu avec une pince dans un tube contenant au moins 10 volumes de la solution de préservation de RNA. Si supérieure à 5 mm, utiliser forceps et un scalpel pour diviser encore plus le tissu en petits morceaux.
  6. Une fois que les échantillons ont été transférés à la solution de préservation (e.g., RNALater), leur transport vers le laboratoire à température ambiante.
  7. Stocker les échantillons à 4 ° C durant la nuit pour permettre la pénétration tissulaire.
  8. Le lendemain, décanter la solution de préservation RNA excès et stocker les échantillons de tissus à-80 ° C. Eliminez autant conservateur que possible avant de congeler les échantillons. Utiliser un embout de micropipette P1000 et/ou P200 pour une élimination efficace de préservation solution RNA.
    ATTENTION : Jeter la solution décantée préservation appropriée, basée sur les propriétés infectieuses de l’agent pathogène utilisés ainsi que les dangers chimiques et environnementales de la solution de conservation tel qu’indiqué sur la fiche de données de sécurité.
    Remarque : Les directives fournies ici sont fournis pour la solution de préservation de RNA décrite dans la Table des matières. Consulter les directives du fabricant si vous utilisez des solutions de rechange de préservation.

4. le traitement des ganglions lymphatiques de l’ARN

ATTENTION : Porter une blouse, des gants et une protection oculaire appropriée pour les étapes de traitement.

Note : Le réactif à base de phénol utilisé ici est décrite dans la Table des matières (et le protocole est basé sur les directives du fabricant)20. L’utilisation de réactifs alternatifs à base de phénol peut nécessiter une modification de la procédure, basée sur les recommandations du fabricant pour le produit acheté.

  1. Avant d’accéder à des échantillons, pré aliquote du réactif à base de phénol frais (4 ° C) aux tubes d’homogénéisation (1,5 mL/tube), l’aide d’une pipette.
    ATTENTION : Le phénol est toxique, corrosif et dangereux pour la santé. Le chloroforme est toxique et dangereux pour la santé. Toutes les étapes de traitement 4.1 à 4.9 sous une hotte chimique et porter des gants pour éviter tout contact avec des produits chimiques. Aux États-Unis, le chloroforme est un déchet dangereux ; Débarrassez-vous des tubes contenant des déchets dangereux selon les directives locales et institutionnelles. Processus des échantillons de tissus provenant d’animaux infectés par des agents pathogènes relevant de la BSL-2 correspondant, BSL-3 ou lignes directrices BSL-4.
  2. Une fois qu’un échantillon peut être desserré provenant des tubes de microcentrifuge avec une pince propre, immédiatement transférer environ 50-100 mg du tissu préservé dans le tube de l’homogénéisation contenant le réactif à base de phénol.
    1. Limiter la décongélation avant l’addition pour le réactif à base de phénol. Utiliser le stockage sur glace sèche lors de plusieurs échantillons sont retirés du congélateur à la transformation.
  3. Étroitement bouchon du tube, placez-le sur l’homogénéisateur et homogénéiser l’échantillon avec un homogénéisateur rotor-stator de tissu dans le réactif à base de phénol. Compléter le traitement à température ambiante. Lorsque terminé, vérifier pour un aspect nuageux pour s’assurer que l’échantillon a été homogénéisé avec succès ; les tissus doivent être dispersées dans une suspension trouble.
    Remarque : Un réglage de 2 min RNA extraction est utilisé (le paramètre prédéfini de RNA_02_1 pour l’homogénéisateur décrit dans la Table des matières; conçu pour denrées congelées). Rotor-stator précisé dans le présent protocole (voir la Table des matières) est grand-denté et adaptés pour l’homogénéisation d’un éventail de types de tissus, y compris les matériaux fibreux. Le paramètre RNA_02_01 est spécialement conçu pour les congelés (par opposition à des frais) les tissus. Comme les ganglions lymphatiques ont des composants du tissu conjonctif fibreux, un homogénéisateur rotor-stator de même optimisé est recommandé de réaliser une dissociation efficace. Voir le National Institute of Environmental Health Sciences21 pour plus d’informations sur les recommandations de l’homogénéisation.
    1. Si les grands morceaux de tissu restent après l’homogénéisation, répéter l’homogénéisation. Afin de récupérer efficacement les l’ARN, le tissu doit être bien dissocié.
    2. Pour des pièces de ganglion lymphatique plus fibreux, utilisez pinces et ciseaux pour hacher avant la pièce de ganglion lymphatique en plusieurs petits morceaux avant le transfert vers le tube d’homogénéisation. Comme décrit dans l’introduction, ganglion lymphatique tissus provenant d’animaux plus âgés peuvent être plus fibreux.
      Remarque : Si vous souhaitez une double analyse de l’hôte et l’agent pathogène RNA, traitement supplémentaire (par exemple, homogénéisation de la perle) peut être nécessaire pour la récupération de l’ARN bactérien, en particulier si les pathogènes Gram-positifs sont présents dans les tissus.
  4. Immédiatement retirer l’échantillon homogénéisé des tubes et transférez-le vers exempte de RNase microtubes à (2,0 mL en taille) avec une micropipette P1000.
  5. Centrifuger l’échantillon pendant 5 min à 12 000 x g à 4 ° C pour éliminer les débris de l’échantillon. En utilisant un embout de micropipette P1000, transférer le surnageant dans un tube de microcentrifuge fraîches, abandonnant le culot.
  6. Incuber le surnageant pendant 5 min à température ambiante. Diviser chaque échantillon entre deux 1,5 microtubes à centrifuger.
  7. Ajouter 0,2 mL de chloroforme par 1 mL du réactif base phénol (c.-à-d., 0,3 mL d’un échantillon de 1,5 mL) ; retourner à la main pendant 1 à 2 min à mélanger les phases, mais ne pas vortexer l’échantillon. Il incuber pendant 2 min à température ambiante.
  8. Il Centrifuger pendant 15 min à 12 000 x g à 4 ° C.
  9. Retirer délicatement la phase aqueuse limpide supérieure avec une extrémité d’une micropipette (P1000 ou P200) qui forme la couche supérieure, sans perturber l’interphase ou la couche rouge de phénol-chloroforme. Transférer dans un nouveau tube de microcentrifuge.
  10. Mélangez-le avec un volume égal d’éthanol à 100 % ; mélanger en retournant le tube 4 - 5 fois. Le tube apparaîtra souvent nuageux.
  11. Avec une pointe de micropipette, transférer le liquide dans une colonne de base de silice commercial spin, pour purifier et éluer l’ARN, suite d’instructions du fabricant22. Éluer la généré à partir de l’ARN ~ 50 mg de tissu dans 50-100 µl d’eau exempte de RNase.
    Remarque : Pendant que l’extraction du réactif à base de phénol supprime l’ADN dans la phase organique, pour l’utilisation en aval de l’ARN en qRT-PCR et/ou les demandes de RNA-sequencing, un traitement supplémentaire des échantillons d’ARN à la DNase est recommandé.
  12. Aliquoter le RNA éluée pour séparer les tubes devant servir à une évaluation de quantification et de la qualité, afin de réduire tout gel-dégel de l’échantillon principal des RNA. Transférer les tubes à-80 ° C pour le stockage.
  13. Dans le cas de ganglion lymphatique échantillons provenant d’animaux infectés par des agents pathogènes zoonotiques, en particulier sur le niveau de confinement de niveau de biosécurité 3, valider l’échantillon de RNA qui en résulte pour l’absence des agents pathogènes, si l’échantillon sera déplacé vers une zone de confinement de niveau biosafety inférieure pour l’analyse de la qualité, RT-PCR ou préparation de bibliothèque de RNA-sequencing.
    Remarque : Il est essentiel de tenir compte des réglementations locales, et si les directives de l’inactivation de CDC (Centers for Disease Control and Prevention) pour travail avec agents sélectionnés, il est nécessaire de valider toutes les procédures d’inactivation au site local du chercheur.
    1. Retirer 1/10ème volume de chaque échantillon de RNA éluée étape 4.12 (c.-à-d., 5 µl de 50 µl de l’ARN total). En utilisant une technique stérile, mélanger l’échantillon avec 100 µl de bouillon la croissance bactérienne dans un tube de microtubes stériles de 1,5 mL. À l’aide d’un écarteur en plastique stérile, étendre le mélange de RNA-bouillon sur toute la surface d’une gélose.
      Remarque : Sélectionnez un bouillon type et agar plaque conforme à la croissance de l’agent pathogène avec laquelle les animaux ont été contestés.
    2. Incuber la gélose dans des conditions spécifiques à la croissance de l’agent pathogène avec laquelle les animaux ont été contestés. Vérifier l’absence de bactéries récupérés avant d’enlever les échantillons de l’enceinte de confinement de niveau de biosécurité 3.
      Remarque : L’ARN éluée qui en résulte, après des tests d’intégrité et de quantification est adapté aux applications en aval, y compris un RNA-séquençage et l’analyse par RT-PCR.
  14. Évaluer la récupération de RNA et de la pureté à l’aide d’un spectrophotomètre. Pour évaluer la qualité de RNA, charger 1-2 µl de l’échantillon de RNA éluée au spectrophotomètre pour une analyse. Enregistrer un spectre de l’échantillon dans l’ultra-violet (UV).
    1. Le spectre UV, enregistrer le A/a260280 ratio, le A/a260230 ratio et la valeur de260 A pour l’exemple (A = Absorbance).
    2. Comme ARN simple brin à une concentration de 40 µg/mL a une absorbance de 1.0 à 260 nm, calculer la concentration en ARN (µg/mL) en multipliant l’A260 x 40 pour les échantillons purifiés.
  15. Comme une méthode rapide d’évaluation de l’intégrité du RNA, afin d’exclure tout échantillon de dégradé de l’analyse, mélanger 2 µl de chaque échantillon de RNA avec 4 µl de colorant de 1,5 x formamide chargement [IC95 désionisée formamide, 0.025 % (p/v) de bleu de bromophénol, 0.025 % (p/v) de xylène cyanol, 5 mM EDTA (pH 8.0), 0.025 % (p/v) SDS] dans 1,5 mL tubes de microcentrifuge23,24.
  16. Chauffer les tubes à 70 ° C pendant 1 min et puis transférez les tubes à la glace pendant 1 min.
  17. Charger les échantillons à un gel d’agarose de 1 % préparée en 1 x TBE (pour une description complète d’un gel d’agarose native pour l’ARN, voir Rio, Ares Jr., Hannon et Nilsen)24. Séparez les échantillons par des méthodes d’électrophorèse sur gel standard et confirmer la présence de bandes d’ARNr 28 s et 18 s.
  18. Suivi de l’électrophorèse de gel avec des méthodes d’analyse quantitative pour la détermination de l’intégrité de RNA [par exemple, une analyse (RNA intégrité nombre) Bioanalyzer et RIN] tel que décrit dans les Résultats de représentant et Mueller, O. et al. 25 et Schroeder, a. et al. 26.

5. méthode d’Extraction alternative de fixés au formol, tissus inclus en paraffine (FFIP)

Remarque : Bien que la préservation des tissus FFPE ne représente pas la méthode plus robuste de la préservation de l’acide nucléique, le protocole présenté ci-dessous peut être un moyen d’étudier certains changements transcriptionnelles lorsque les autres tissus conservés ne sont pas disponibles.

  1. Préparer des réactifs de formol pour la préservation des tissus en débitant du formol dans des contenants en plastique. Les tissus doivent être conservés dans du formol avec un ratio de formol : tissu de 20:1 volume/poids, respectivement.
    ATTENTION : Le formol est un carcinogène humain connu et bien que pas une toxicité aiguë, une exposition chronique (généralement au moyen de vapeurs inhalées) peut représenter un danger important pour la santé. Une ventilation adéquate et EPI (p. ex., l’utilisation de gants en nitrile, être effectué moins de 15 min après l’exposition initiale) sont tenus de réduire au minimum les risques pour la santé. Se référer à la norme de formaldéhyde OSHA (29 CFR 1910.1048) pour plus d’informations sur l’évaluation des risques et de surveillance de l’exposition.
    Remarque : À l’aide de formol trop peu peut influer sur la capacité du tissu à devenir entièrement conservée lorsqu’il est submergé dans le préservatif.
  2. Après l’isolement du tissu d’intérêt, couper avec précaution le tissu à moins de 5 mm d’épaisseur.
    1. Avec une pincette, soigneusement submerger le tissu coupé dans le formol pour minimiser toute projection.
      Remarque : Les tissus doivent être complètement immergées dans du formol pour permettre une fixation complète. Il est essentiel que toutes les surfaces du tissu sont complètement recouvertes de formol.
  3. Une fois que les tissus ont été submergés dans du formol, permettent la fixation du tissu se produise pendant au moins 24 h à température ambiante.
    Remarque : Formol tissus pénètre lentement, à raison de 1 mm à l’heure de toutes les surfaces27,28. Par conséquent, gardant l’épaisseur des sections de tissu à moins de 5 mm implique dans une fixation rapide du tissu entier.
  4. Après fixation, transférer les tissus à un réactif approprié pour l’enrobage de paraffine.
    Remarque : par exemple, les tissus examinés dans ce manuscrit ont été transférés à l’éthanol à 70 % avant l’incorporation.
  5. Incorporez les tissus dans la paraffine. 29
  6. Section du tissu à 10-80 µm d’épaisseur (utilisation de 10 à 20 µm si miRNA désire extraire)29.
  7. Bistouri et forceps, prélever un morceau de tissu de 40 mg de chaque échantillon afin d’être traitées et le placer dans un tube à centrifuger stérile, exempte de nucléase.
  8. Utiliser un kit commercial conçu pour le déparaffinage et récupération de l’acide nucléique des échantillons de tissu FFPE extraire les échantillons conservés de RNA.
    Remarque : Le kit référencé dans la Table des matières utilise xylène et éthanol lave pour enlever la paraffine, une étape de traitement de protéase et un filtre en fibre de verre pour purifier les RNA.

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Representative Results

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L’utilisation des considérations présentées dans cet article (étapes 1 à 4 du protocole) aidera à la récupération de l’ARN de grands échantillons d’animaux qui convient à une analyse en aval dans les études d’expression génique hôte. La qualité de RNA pour applications en aval est évaluée par plusieurs mesures standards. Pour spectrophotométrie, la A/a260280 ratio donne une mesure de la contamination de la protéine, et l’A260/a230 ratio fournit un autre moyen d’évaluation de pureté qui permet de détecter des contaminants chimiques comme le phénol. Dans chaque cas, les ratios de ~ 2.0 constituent une preuve de l’ARN de haute qualité, et une diminution des rapports témoignent d’une contamination. Ce qui est important, ces rapports ne fournissent pas d’informations sur la dégradation de l’ARN, qui peut être évaluée de façon qualitative (étapes 4.15-4.17) et quantitativement (étape 4.18, comme à travers un ARN nombre d’intégrité ou RIN score).

Il est important de noter que le niveau de qualité attendue de l’ARN extraite des sections de tissu ganglionnaire est, en moyenne, inférieur à celui pour l’ARN bovine leucocytaire échantillons de. Dans une série complète d’extractions de RNA de lignées de cellules et de tissus bovins, Fleige et Pfaffl30 trouver que la moyenne RIN (numéros d’intégrité RNA mesurée sur un Bioanalyzer) varient entre < 5 pour le tissu du jéjunum et du rumen et > 9 pour sang blanc les cellules et le corps jaune, avec des scores RIN ganglion tombant dans le milieu à une moyenne de 6,9. En général, Fleige et Pfaffl30 remarque que tissus solides produisent des scores RIN allant de 6 à 8 et que les tissus avec des concentrations plus élevées de tissu conjonctif présentent une moyenne plus élevée de dégradation. La densité du tissu conjonctif dans le ganglion lymphatique, ainsi que le niveau intrinsèque des ribonucléases dans ce type de tissu, peut être responsable de l’incapacité à toujours récupérer ARN avec RIN scores > 9 de ganglions lymphatiques.

Toutefois, un exemple d’un profil Bioanalyzer pour l’ARN extraite d’un ganglion de supramammaires de bison à l’aide de la méthodologie présentée ici est affiché dans la Figure 4 a, démontrant la récupération de l’ARN, avec un score de RIN de 8,6 (essentiellement intactes et adapté pour essentiellement toutes les applications en aval). RNA produit de cette procédure a été utilisée pour générer des bibliothèques pour une utilisation avec succès dans RNA-sequencing ; Ce protocole permet l’isolement régulièrement des échantillons d’ARN de bison et bovines ganglions lymphatiques avec RIN valeurs > 8 (et souvent > 9). Pour un ensemble d’échantillons de huit échantillons d’ARN extraits, le ratio d’absorption moyenne à 260 nm/280 nm était de 2,1 et à 260 nm/230 nm était de 2,1, ce qui indique une contamination faible en protéines et une faible contamination avec des produits chimiques comme le phénol, respectivement. La récupération des acides nucléiques moyenne de chaque extraction était 97 ± 10 µg par ~ 100 mg, soit un rendement de ~ 1 µg RNA/mg de tissu ganglionnaire.

Figure 4
Figure 4 . Traces de qualité représentant représentant qualité de RNA de méthodes d’extraction. (A) ce panneau indique un ARN total suivi d’ARN de haute qualité produit d’un ganglion de bison, à l’aide de la procédure présentée dans ce manuscrit. (B), ce panneau affiche une trace d’un bovin FFIP-échantillon sélectionné du tableau 4, dépeignant RNA très dégradée. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure. 

En raison des défis associés à l’isolement rapide des tissus de grandes carcasses, surtout dans le cas de l’échantillonnage d’espèces sauvages, l’impact du temps écoulé entre l’euthanasie et le placement des pièces tissus dans une préservation du RNA solution est potentiellement préoccupants dans l’analyse. Les informations dans la littérature quant à la stabilité de l’ARN dans les tissus des ganglions lymphatiques, en particulier, sont limitées. Par conséquent, pour fournir des informations sur des paramètres acceptables pour prélèvement tissulaire, la stabilité de l’ARN dans l’euthanasie après ganglion bison a été caractérisée.

Pour cette expérience, le temps 0 était considéré comme le temps, que l’animal a été marquée par l’absence d’un battement de coeur et de l’absence d’un réflexe cornéen. Après le transport de la carcasse et le début de l’examen nécropsique, ~ 15 minutes se sont écoulées avant la récupération du premier échantillon de ganglion lymphatique (15-20 min était la norme dans nos observations pour la récupération des animaux champ ; cours temps variera selon l’emplacement ). Les ganglions lymphatiques supramammaires a été identifiée, et une petite partie du tissu a été enlevée et maintenue à température ambiante. Articles ont été ensuite prises à intervalles d’environ 15 min et transférés à l’ARN conservateur ; au milieu de l’évolution temporelle, un second échantillon du ganglion lymphatique a été récupéré de l’animal pour la deuxième série de 4 points dans le temps dans la série (Figure 5 a; des cercles fermés, Figure 5). L’ARN a été extrait en parallèle des pièces de ganglion lymphatique à l’aide de la méthode décrite ci-dessus. Cette 1 h expérience révèle que le ganglion RNA a conservé la majorité de son intégrité dans l’ensemble de l’évolution temporelle, avec seulement légère diminution de la partition de RIN à la fin de l’évolution temporelle (Figure 5 b et 5C). De même, l’ARN des ganglions lymphatiques bovines préscapulaires et parotidiens conservé son intégrité telle que mesurée par le score de RIN sur ~ 1 h heure cours post-mortem (Figure 5; l’animal informations sont fournies dans le tableau 2). En outre, les ARN a été extrait des sections de ganglions lymphatiques supramammaires collectés 8 h après la mort, tenant des pans entiers dans les milieux de culture cellulaire à une température ambiante ou à 37 ° C, pour simuler le temps de retenue dans une carcasse d’animal. ARN ribosomique était observable même après 8 h tenant fois (Figure 5).

Figure 5
Figure 5 . Qualité de RNA dans les échantillons de ganglion lymphatique bison recueillies partout après le décès des cours temps. (A), ce panneau montre une vue d’ensemble expérimental d’une procédure de cours de temps de 1 h. (B, C) Ces panneaux montrent un examen de la qualité de RNA sur des échantillons prélevés sur un parcours de temps 1 h depuis un nœud de ganglions lymphatiques supramammaires isolé d’un bison d’Amérique. Gel reflète des échantillons d’ARN dénaturé en formamide et séparés sur un gel non dénaturant de 1 %. Panneau (C) représente l’évolution des scores RIN pour chaque échantillon. Les données à partir des expériences additionnelles sur les ganglions lymphatiques bovines préscapulaires et parotidiens se superposent comme indiqué. (D) ce panneau montre un exemple de gel d’ARN, comme pour le gel utilisé dans panneau (B), pour les échantillons de ganglions lymphatiques supramammaires traitées après 8 h d’incubation à une température ambiante (voie 1) ou à 37 ° C (voie 2) dans les milieux de culture cellulaire. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Ces résultats représentatifs sont compatibles avec résultats de stabilité RNA pour d’autres types de tissus et de sources. Le tableau 3 présente un résumé des résultats d’un échantillon des articles publiés qui ont étudié la stabilité RNA au cours de la durée de conservation avant. Note que les seules tendances de scores RIN ou ARNr gel observation (ARN total) sont incluses dans la table, bien que certains documents fournissent une analyse complémentaire de l’intégrité de l’ARNm, tels que grâce à la détermination des ratios de 5' vs 3' segments d’ARN sélectionnés (p. ex., Fajardy et al.) 31. Toutefois, il est important de se rappeler que plus longs entre la préservation de la mort et l’échantillon peuvent provoquer des changements dans les profils d’expression RNA, comme l’a démontré, par exemple, pour le tissu placentaire31. Par rapport aux transcriptions stables, RNAs plus instables peuvent être épuisés. Par conséquent, il est important d’utiliser un workflow rapid et simplifié pour le recouvrement de tissu afin de réduire tout retard une fois que l’animal est disponible pour autopsie, afin d’obtenir les profils de RNA plus biologiquement valables. Ce serait une erreur de supposer que la présence d’ARNr intact indique l’absence de tout changement dans le profil de transcriptome. Pourtant, les résultats représentatifs suggèrent que, même avec le traitement accrues fois nécessaire pour l’échantillonnage animal grand, il est possible de préparer l’ARN qui convient à une analyse d’expression de gène provenant d’échantillons de ganglion lymphatique.

En outre, on a examiné les effets de la variable temps après dégel ; pendant ce temps, l’ARN est susceptible à la dégradation par les nucléases présents dans le tissu. La qualité des échantillons RNA transformés par ce protocole avec 0 ou 64 min d’indisponibilité à température ambiante après décongélation au point 4.1 a été mesurée par un score de RIN. Cette expérience montre que le protocole est tout à fait insensible à l’époque du dégel, ce qui en fait robuste pour le traitement des échantillons multiples (Figure 6 a).

Figure 6
Figure 6. Une analyse complémentaire des paramètres de qualité de RNA. (A), ce panneau affiche la qualité RNA se traduit pour l’ARN purifié après avoir maintenu pendant 64 min à température ambiante avant le traitement ou immédiatement après décongélation (0 min). Les barres représentent la moyenne de 3 morceaux de tissu pour chaque condition, ± l’écart-type. Tous les tissus ont été stockés dans une solution de conservation RNA avant le dégel, tel que décrit dans le protocole. (B), ce panneau affiche une trace de Bioanalyzer d’un échantillon d’un morceau mal homogénéisées ganglion lymphatique contenant de larges pans de tissu conjonctif. La petite taille des pics 28 s et 18 s, contre les pics de l’ordre de 5 s, est évidente. Cela peut également se produire en raison de la dégradation de l’ARN, bien que la ligne de base relativement plat entre la gamme de 5 s et le pic de 18 ans est par ailleurs évocateur d’extraction pauvre ; Voir Avraham, r. et al. 48 pour plus de détails. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Comme point de comparaison à l’isolement de l’ARN de ganglions lymphatiques, une reprise du procès de l’ARN de morceaux de ganglions lymphatiques mésentériques FFIP provenant de bovins a été réalisée. Comme indiqué ci-dessus, les échantillons ont été fixés pour 1 semaine dans du formol avant la paraffine embedding, suivie de 4 mois de stockage à la paraffine à température ambiante. Les tissus ont été sectionnées en sections de cinq 10 µm, et à l’aide de la procédure d’extraction FFIP, environ 62 ng/µL d’ARN par échantillon (± 14 ng/µL) a été récupéré. Les ratios de l’absorbance à 260 nm/280 nm en moyenne 1,9, indiquant un produit ayant un faible niveau de contamination de la protéine, bien que les ratios de230 A260/a ont été défavorables (tableau 4). Notez que les scores RIN observées pour ces échantillons étaient très faible (< 2), indiquant une dégradation des produits RNA (tableau 4Figure 4 b), conforme à la description de Srinivasan et al. 45. dans les essais utilisant qPCR, généralement de petites sections de l’ARN, ou plus précisément l’ADNc (< 200 bp), sont amplifiées. Par conséquent, l’amplification de petits produits peut encore survenir d’échantillons dégradés et qPCR analyse peut être effectuée. Par exemple, il était possible d’amplifier un segment de la protéine ribosomique S9 (RPS9) transcription de ces échantillons FFPE-récupéré par qPCR. Les valeurs de CT correspondaient à travers les échantillons et était en moyenne de 19,2 ± 1,8. Gardez à l’esprit les limitations qui sont présentes lors de l’utilisation des échantillons préparés FFIP, cependant, comme les gros produits ne sont pas nécessairement présents, et la dégradation ne peut pas survenu à un taux uniforme dans l’ensemble de tous les échantillons. Par conséquent, ce matériel peut être utilisé pour les études avec des réserves, mais des limitations importantes sont présentes pour toutes les applications en aval comme RNA-sequencing.

Type de ganglion lymphatique Emplacement Longueur Largeur Régions, drainées par les nœuds
Prescapular Juste médiale de l’articulation de l’épaule ; incorporé dans la graisse sous-cutanée et sous une couche de muscle 1-10 cm 1,5-2 cm Peau du cou ; épaule ; et la peau, muscles et articulations des membres inférieurs thoracique (Réf. 8)
Préfémoraux (également appelé PRECRURAUX) Il suffit de dorsale et médiale de l’articulation fémoro, environ 12 à 15 cm au-dessus de la rotule 8-10 cm 2,5 cm Peau du membre pelvien, abdomen et les portions caudales du thorax (Réf. 8)
Rétropharyngé Trouvé dans la ligne médiane dorsale pour le pharynx 4-5 cm 2 à 3,5 cm Langue, les muqueuses de la cavité buccale, gencives, lèvres, palais dur, glandes salivaires, la plupart des muscles du cou
Parotide Situé sous la peau ventrale à l’articulation temporo-mandibulaire, caudale au muscle masséter (Réf. 8) 6-9 cm 2-3 cm Peau, hypoderme, la plupart des muscles de la tête, les muscles des yeux et des oreilles, paupières, glande lacrymale, les partie rostrale de la cavité nasale
Sous-maxillaire (peuvent être présent de 1-3) Situé sous la peau sur la face médiale de l’angle de la mandibule, associée à des glandes salivaires 3-4 cm 2-3 cm Bouche, lèvres, joues, voûte palatine, la partie rostrale de la cavité nasale, de la pointe de la langue, la peau et les muscles de la tête (Réf. 8)
Supramammaires (femelle superficielle inguinale, typiquement 2 présents) Trouvé la direction caudale et dorsalement par rapport à la glande mammaire 6-10 cm Mamelle, vulve, vestibule du vagin, la peau sur les aspects médiales et caudales de la cuisse, la surface interne de la jambe
Scrotale (version masculine de superficiel inguinale) Se trouvant sous le tendon prepublic dans une couche de graisse autour du cou du scrotum 3-6 cm Pénis, prépuce et scrotum

Tableau 1. Vue d’ensemble des ganglions superficielles bovines.

Description animale Emplacement dans le manuscrit Age Sexe État de santé
Filmé de Bison bison Bison en vidéo--récupération de ganglion lymphatique 5-6 ans Femelle En bonne santé
Filmé de Bos taurus Bovins en vidéo--récupération de ganglion lymphatique 7-8 ans Mâle castré En bonne santé
Bison bison pour l’étude de stabilité RNA Fig. 5 a-C 5-6 ans Femelle En bonne santé
Bos taurus A pour l’étude de stabilité RNA Fig. 5, Fig. 6 a 7-8 ans Mâle castré En bonne santé
Bos taurus B pour l’étude de stabilité RNA Fig. 5 7-8 ans Mâle castré En bonne santé
Bos taurus pour étude qualité FFIP Tableau 4, Fig. 4 b 0,5 yo Mâle castré Santé (contrôle de l’étude de l’infection O157 : H7)
Notez que la méthodologie a été utilisée sur plusieurs bovins supplémentaires, bison et des échantillons de ganglion lymphatique de chèvre, au-delà de celles qui sont mises en évidence ici.
En outre, nous avons utilisé la même méthodologie sur le ganglion prélevée un 1,5 Mo.-vieille femme mollet.

Le tableau 2. Caractéristiques des animaux utilisés dans des études pilotes.

Type de tissu Méthode de conservation Maintenant les Conditions Conclusion de dégradation Référence
Bovin tissu adipeux, muscle squelettique, foie Snap gel (liquide N2) 4 ° C, vide emballé tissu Muscle RNA plus stable (égaliser à 8 jours de stockage) ; tissus adipeux et le foie principalement stable à 24 h. tel qu’évalué par l’apparition de bandes d’ARNr Bahar et coll. (2007)32
Côlon humain, du cancer colorectal Solution de conservation RNA Température ambiante. RIN conservés pendant 2 h., mais le sous-ensemble de gènes montrent des changements dans l’expression de 0,5 à 2 h. Yamagishi et coll. (2014)33
Foie de souris, rate Solution de conservation RNA ou snap gel (coulis de glace sèche) À l’intérieur de la carcasse de la souris (37 ° C) Échantillons de la rate ont été stables sur 1,5 h ; échantillons de foie exposées dégradation antérieure (diminution de 24 % à RIN à 105 min.) Choi et al., (2016)34
Foie de souris Aucun (homogénéisés fraîche dans guanidinium thiocyanate-phénol-chloroforme) 25 ° C, 37 ° C Une dégradation limitée à 4 h. à 25 ° C, mais une dégradation à 37 ° C pendant 4 h. (tel qu’observé à l’aide de scores RIN). Almeida et coll. (2004)35
Iléon humaine Solution de conservation RNA ou snap gel 4 ° C, 37 ° C Généralement stable à 1,5 h à 37 ° C ; Sortie stable à 6 h. à 4 ° C (tel qu’observé à l’aide de scores RIN).  Notez que les auteurs fournissent également un résumé des ressources sélectionnées de stabilité RNA dans S1 de Table qui peut servir comme une référence supplémentaire pour ceux intéressés par un examen plus approfondi du tissu littérature intégrité RNA. Lee et coll. (2015)36
Foie humain Snap gel (liquide N2 ou isopentane) Température ambiante. Dégradation observée à 1 h. (jusqu'à 0,85 ΔRIN) ; davantage de dégradation dans les plus petits échantillons de foie que dans plus grands échantillons. Kap et coll. (2015)37
Cancer colorectal humain Snap gel (liquide N2/isopentane) 4 ° C La dégradation observée après 1 h. ; Score de RIN de seulement 4,2 après 90 minutes de retard en temps de congélation Hong et al., (2010)38
Foie humain Solution de conservation de RNA, également flash gel (liquide N2) Température ambiante, 4 ° C Les échantillons étaient stables même sur 1 d. sur la glace ; la dégradation observée après 1 d. à température ambiante. (mais pas après 3 h. ; comme observés à l’aide des scores RIN) Lee et coll. (2013)39
Cheval tissu adipeux, muscle squelettique Snap gel (liquide N2) 13 ° C Auteurs recommandent cette meilleure intégrité musculaire était moins de 2 h. ; adipeuse préservation au sein de 0,5 h. recommandé par les auteurs (tel qu’observé par l’apparition de gel ARNr) Morrison et coll. (2014)40
Saumon cerveau, muscle du rein, du foie, Solution de conservation RNA Température ambiante. Cerveau RNA stable à 4-8 h., les reins et les muscles exhbiit certaine dégradation par h. 8 (gel, score de RIN fois utilisé) Seear & Sweeney (2008)41
Lapin du tissu conjonctif (tendon, ligament, cartilage) Snap gel (liquide N2) 4 ° C, température ambiante. Aucune dégradation « manifeste » à 96 h. post-mortem, tel qu’observé par l’apparition de gel ARNr Martchouk et coll. (1998)42
Foie, coeur, poumon, cerveau de rat Semble être extraits frais À l’intérieur de la carcasse de rat qui s’est tenue dans l’incubateur de 20 ° C Stabilité maximale de RNA observée dans le cerveau (pouvait observer des bandes de rRNA sur 7 jours post-mortem, bien que la dégradation était présente), stabilité modérée dans les poumons et le coeur faible stabilité dans le foie ; tel qu’observé par l’apparition de gel ARNr Inoue et al., (2002)43
Amygdale humaine, colon Avec et sans solution de préservation de RNA, puis snap-congelés Température ambiante. (22 ° C), solution de conservation de 4 ° C RNA, sérum physiologique froid ou glace (0 ° C) Stable à 16 h. sur la glace ou en solution de RNA de préservation ; légère dégradation à 6 ou 16 h dans une solution saline froide ou à la droite (mesurée par les scores RIN) Micke et coll. (2006)44

Tableau 3. Échantillon de résultats antérieurs sur la stabilité du RNA dans les échantillons de tissus post-mortem. Les entrées représentent certains manuscrits de la littérature sur la stabilité du RNA, avec une gamme de types de tissus représentés, y compris murin, biopsie humaine et vétérinaire exemples. Les méthodes pour la préservation, le mode d’extraction avant stockage et un bref résumé des résultats sont fournis pour chaque exemple. Sauf indication contraire, les échantillons ont été stockés dans des conditions allant de glace à 37 ° C, suivi par snap gel ou une infusion avec la solution de préservation de RNA, cours après temps (en d’autres termes, stabilité ne était pas mesurée en présence d’un ARN solution de conservation pendant l’incubation, à moins d’indication).

Échant. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Un /A260280 1,96 1.98 1.98 1,91 1.98 1.89 1.89 1,91 1,9 1,84 1,84 1,97
260/a230 0,67 0,14 0,19 0,26 0,61 0,69 1.33 0,11 0,21 0,39 0,1 0,44
RIN  1.6 1.1 1.3 1.2 1 1.3 2 1.1 1.2 1 1 1

Tableau 4. Représentant résulte d’ARN isolé de ganglions mésentériques FFIP bovines. Le tableau représente les résultats de spectrophotométrie et analyses de la qualité d’une série d’échantillons de bovins ganglion FFIP traitement à l’aide de la méthode décrite dans ce manuscrit. Dans chaque cas, les résultats reflètent fortement dégradée RNA.

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Discussion

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La majorité des études transcriptomique et les protocoles associés se consacrée sur la souris, le rat ou post-mortem des échantillons humains. Cependant, enquêtes du bétail et la faune offrent un large éventail de possibilités pour la caractérisation de la réponse immunitaire à la maladie, tant qu’il y a lieu, à la médecine vétérinaire et, en ce qui concerne les maladies zoonotiques, pour la santé publique humaine. Ce protocole a donné un aperçu des considérations clés pour l’extraction de l’ARN haute intégrité des tissus de grands animaux, tels que les bovins, les bisons, chèvres et moutons. La taille des animaux, ainsi que les conditions pour le prélèvement des échantillons, faire la récupération un processus plus vaste, avec un temps de traitement post-mortem plus long que pour la récupération de ganglion lymphatique de la souris. De même, la grande taille de ces ganglions lymphatiques nécessite des protocoles de récupérer des échantillons parallèles de différents animaux, mais aussi des échantillons représentatifs des changements immunologiques/pathologique dans le ganglion lymphatique. Les suggestions pour le prélèvement dans le présent protocole d’assurer le recouvrement de l’ARN intact ainsi que pour les profils représentatifs basés sur le sectionnement du ganglion.

Comme une démonstration de l’importance d’une stratégie d’échantillonnage standardisé et le protocole, tel que présenté ici, nous avons interrogé 25 documents de la base de données PubMed Central qui caractérisait les transcriptomes des ganglions lymphatiques du bétail. Un document indiquait la transformation d’une section de gros ganglions lymphatiques en même temps, on discute des méthodes de microdissection laser spécifique capture, un a mentionné qu’un « échantillon représentatif » a été prélevé du ganglion lymphatique et qu’un seul papier46 a indiqué percevoir le morceau de ganglion lymphatique (10 mm3 en taille) inclus le cortex et la médulla régions. Autres papiers ont fait observer que les petits échantillons (généralement de 30 à 100 mg) ont été traitées pour l’analyse de RNA, 84 % des documents ne mentionne pas une stratégie d’échantillonnage pour la collecte de ces morceaux de tissus. Comme RNA-sequencing est encore relativement coûteux, l’analyse de plusieurs sections par le ganglion lymphatique est peu susceptible d’être rentable dans la plupart des cas, surtout depuis les échantillons biologiques sont généralement prioritaire pour l’analyse statistique. En recueillant un échantillon dans un coin d’un ganglion lymphatique sagittally sectionné, ARN de ganglion lymphatique régions riches en différents types de cellules immunitaires est capturé dans tous les échantillons. Ce protocole peut, par conséquent, servir de référence pour une stratégie d’échantillonnage reproductible et documenté pour ganglion transcriptomique.

Dans la préparation de l’ARN, des tissus, il y a plusieurs étapes clés pour la prise de décisions procédural. Tout d’abord, la littérature méthodologique est mélangée en ce qui concerne l’utilisation de préservation des solutions par rapport à l’utilisation d’échantillons de tissus congelés flash (et ultérieures de meulage de basse température). Surtout dans le cas des autopsies des gros animaux, il y a plusieurs avantages procédures à l’utilisation d’une solution de conservation, incorporées dans le présent protocole. Tout d’abord, des échantillons de tissu peuvent être stockés pendant l’autopsie dans la solution de sauvegarde sans avoir à transférer immédiatement les tubes à l’azote liquide. Deuxièmement, l’utilisation d’une solution de conservation offre une protection supplémentaire avant le traitement des échantillons pour l’extraction de l’ARN, en particulier si l’échantillon partiellement ou brièvement dégèle avant l’homogénéisation. Les résultats dans la Figure 6 a indiquent que cet effet protecteur s’étend au tissu ganglionnaire. En revanche, les échantillons congelés flash doivent être maintenues à l’état congelé jusqu’au moment de l’homogénéisation dans un tampon contenant du phénol. Enfin, pour les autopsies de champ de grands animaux, où l’azote liquide n’est pas facilement disponible, les échantillons peuvent être conservés dans une solution de conservation jusqu'à ce qu’ils peuvent être retournés au laboratoire.

Les avantages supplémentaires des composants moléculaires de la procédure présentée ici incluent la présence de phénol lors du traitement initial de tissu, qui sert comme désinfectant au cours du processus qui produisent des aérosols d’homogénéisation des échantillons provenant infecter les animaux et l’utilisation de la procédure de colonne de spin pour retirer l’échantillon de phénol résiduel et l’isothiocyanate de guanidine. Les résultats représentatifs montrent que la procédure génère RNA de haute qualité tels qu’évalués par un260/a280 et un ratio de230 260/a, gel d’électrophorèse et des scores RIN et est robuste face aux temps parcours défis du bétail et d’échantillonnage de la faune. L’appariement de la préservation des tissus (par exemple, dans RNALater), homogénéisation dans réactifs à base de phénol (p. ex., TRIzol) et la purification de colonne de silice a été utilisé avec succès dans la littérature pour les profils d’expression génique de profil d’ovins caillette ganglions infectées avec des nématodes gastro-intestinaux46 et dans les ganglions lymphatiques de bovins infectés par un herpèsvirus47, avec des scores RIN supérieures à 8 et supérieurs à 7 à travers tous les échantillons, respectivement.

Dans le cas d’un ARN obtenu avec des scores RIN inacceptables pour l’analyse en aval, il convient d’évaluer les variables suivantes, qui sont standards pour le traitement de RNA, : le temps total de traitement post-mortem, l’état des tissus, le délai de traitement après dégel, la technique au cours de l’extraction de l’ARN et l’extraction d’ARN manipulation après. Total temps post-mortem de traitement doit être évalué en particulier dans le cas de tissus provenant d’animaux trouvés morts, par opposition aux animaux euthanasiés. Comme indiqué ci-dessus, l’ARN est relativement stable dans les ganglions lymphatiques, mais les longs délais dans le traitement pourraient conduire à la dégradation, en particulier pour les transcriptions instables. Une variable temps confondants pourrait être présente si les échantillons sont comparés entre les carcasses qui sont restés sur le terrain pour des montants disparates de temps. La condition des tissus devrait être évaluée, car la dégradation de l’intégrité des tissus, en raison des changements pathologiques associés à l’infection, peut-être réduire la stabilité de la RNA. Par exemple, baisse de la qualité RNA a été observée dans le placentome de Brucella-infectés des animaux après l’avortement (Boggiatto et al., soumis). Le dégel après/délai de traitement est atténué par l’utilisation de solutions de préservation, comme décrit dans le présent protocole. Veillez à ce que l’épaisseur des morceaux de tissus est suffisamment faible pour permettre une pénétration rapide et adéquate de la solution d’agent de conservation dans les tissus (< 5 mm d’épaisseur à l’aide de l’agent de conservation mentionné dans la Table des matières). Au cours de l’extraction de l’ARN, les tampons doivent être exempte de RNase et contact avec les gants et les autres éléments contaminés (ribonucléases sont présents sur la peau) doivent être évitées. Pour le broyage du tissu ganglionnaire, la plus grande source de ribonucléases potentiels sera dans le tissu lui-même, mais il est bénéfique de réduire l’introduction de contaminants à tous les stades de la procédure. Pour gérer l’après extraction de l’ARN, tel que décrit dans le protocole, partie aliquote l’ARN échantillons dans des tubes avant la congélation et la conservation à-80 ° C, pour éliminer le besoin pour les échantillons pour une analyse de la qualité et la quantité de gel-dégel.

Faibles rendements dans la procédure, en plus de résultant de la dégradation des échantillons d’ARN, peut être due à une homogénéisation inefficace du tissu ganglionnaire lors de l’étape 4.3 dans le protocole. Notez que l’incubation dans une solution de conservation RNA peut changer la texture du tissu (augmentation de fermeté), bien que la plupart des tissus ganglionnaires dissociés efficacement dans pilote fonctionne avec les grandes dents dissociator rotor-stator décrite ici. Tel que noté à l’étape 4.3.1, l’homogénéisation en réactif à base de phénol doit être répété si la dissociation est incomplète. Mortier et pilon broyage, suivie d’une remise en suspension de l’échantillon de sol dans un réactif à base de phénol, est une autre alternative pour les laboratoires n’ont pas accès à un homogénéisateur avec ces spécifications. Toutefois, une homogénéisation dans des tubes jetables présente plusieurs avantages potentiels sur le broyage des tissus congelés dans un mortier et un pilon, y compris un workflow plus faisable et plus court pour le traitement des échantillons multiples, l’absence de perte d’échantillon lors du meulage , aucun nettoyage et aucun contact possible avec des échantillons sous tension, dans le cas de tissus provenant d’animaux infectés.

Avraham et al. 48 décrire qu’un pic de RNA grand 5 s dans le produit final de RNA, jumelé avec une faible reprise de 28 s et 18 s ribosomal RNA, peut être un signe d’une lyse incomplète des cellules (qui à son tour, pour le traitement des ganglions lymphatiques, peut être dû à une dissociation incomplète de l’ESIT UE). Figure 6 b fournit un exemple d’un profil de RNA généré à partir d’un morceau de bovine ganglions parotidiens qui était très élevée dans les tissus conjonctifs et ne pas homogénéiser efficacement. Les rendements de RNA devraient être calculés et contrôlés dans les trois échantillons en une série d’analyses confirmer que les recouvrements similaires sont obtenus par milligramme de tissu, et pour comparaison directe par RNA-séquençage des échantillons doivent être traités dans le lot, à l’aide de l’homogénéisation même stratégie pour tous les échantillons. Notez que la méthode d’échantillonnage coin aide aussi à éviter un prélèvement d’un échantillon qui est exclusivement une région d’étendue du tissu conjonctif.

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Disclosures

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêt à divulguer. Toute la recherche est financée avec des fonds intra-muros de la U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. Toutes les références à des produits spécifiques sont fournis dans le but de reproductibilité expérimentale et ne constituent pas un endossement de ces produits par le gouvernement fédéral.

Acknowledgments

Les auteurs tiennent à remercier James Fosse pour son excellent travail sur tous les vidéographie et traitement vidéo ; Michael Marti pour son excellent travail dans la génération des images numérisées de bétail ; Lilia Walther pour son aide avec l’extraction de l’ARN et Bioanalyzer s’exécute ; Mitch Palmer et Carly Kanipe pour leur examen utile et commentaires sur les images de ganglion lymphatique ; et le soin des animaux et du personnel vétérinaire à l’Animal National Disease Center pour l’ensemble de leur travail acharné et l’aide à l’élevage et la préparation des autopsies.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
RNA preservation solution (we used RNALater for all experiments) ThermoFisher AM7020
1.5 ml or 2 ml polypropylene microcentrifuge tubes  Fisher Scientific 05-408-129
Disposable scalpels Daigger Scientific EF7281
Tissue forceps, rat tooth Fisher Scientific 12-460-117 Other tissue forceps available including curved tip, tapered edge, etc. , depends on user preference
3 mm punch biopsy needles Fisher Scientific NC9949469
Sharps container (small and transportable for necropsy) Stericycle 8900SA 1 qt. size shown here
Cutting boards or disposable trays Fisher Scientific 09-002-24A Available in a variety of sizes, depends on user preference
Personal protective equipment Varies with pathogen (gloves, respirator masks, goggles, etc.)
Phenol-based RNA extraction reagent (we used TRIzol Reagent for all experiments) ThermoFisher 15596026
Silica column-based RNA extraction kit (we used the PureLink RNA Mini kit for all experiments) ThermoFisher 12183018A Designed for up to 100 mg tissue
100% Ethanol (200 proof for molecular biology) Sigma-Aldrich E7023
Tissue homogenizer with enclosed homogenization tubes (we used the gentleMACS dissociator for all experiments) Miltenyi Biotec 130-093-235
Agarose (General, for gel electrophoresis) Sigma-Aldrich A9539
1X TBE Fisher Scientific BP24301 Can also make from scratch in the laboratory
Deionized formamide EMD Millipore S4117
Sodium dodecyl sulfate Sigma-Aldrich L3771
Bromophenol blue Sigma-Aldrich 114391
Xylene cyanol  Sigma-Aldrich X4126
EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) Sigma-Aldrich EDS
UV-Vis Spectrophotometer (we used the NanoDrop Spectrophotometer) ThermoFisher ND-2000
Device for quantitative RNA assessment (we used the Bioanalyzer, with associated components and protocols) Agilent G2939BA
FFPE RNA extraction kit (we used the RecoverAll Total Nucleic Acid Isolation Kit for Formalin Fixed, Paraffin Embedded Tissue) ThermoFisher AM1975
Plastic spreader (L-shaped spreader) Fisher Scientific 14-665-231 Only needed for sterility testing for samples from infected animals
Necropsy knives Livestock Concepts WI-0009209

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Collecte et traitement des ganglions lymphatiques des animaux de grande taille pour l’analyse de l’ARN : préparation pour l’étude de transcriptomique ganglion des grandes espèces animales
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Vrentas, C. E., Boggiatto, P. M., Schaut, R. G., Olsen, S. C. Collection and Processing of Lymph Nodes from Large Animals for RNA Analysis: Preparing for Lymph Node Transcriptomic Studies of Large Animal Species. J. Vis. Exp. (135), e57195, doi:10.3791/57195 (2018).More

Vrentas, C. E., Boggiatto, P. M., Schaut, R. G., Olsen, S. C. Collection and Processing of Lymph Nodes from Large Animals for RNA Analysis: Preparing for Lymph Node Transcriptomic Studies of Large Animal Species. J. Vis. Exp. (135), e57195, doi:10.3791/57195 (2018).

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