Yöntem makalesi

Toplam RNA İzolasyonu ve Alt Nesil Sıralama ve Kaynak gösterilmeden kullanılamaz Ayrık Fare Beyin Bölgeler Mikrodisseksiyon Sigara Lazer Yakalama Mikroskopi Yaklaşım

DOI:

10.3791/3125

13 Kasım 2011

Bu makalede

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ayrık fare beyin bölgelerinin RNA ekspresyon profili, kesin ve tekrarlanabilir bir doku toplama stratejisi gerektirir. Hem koronal beyin kesitini hem de doku korer destekli mikrodiseksiyonu kullanan bir protokol burada açıklanmıştır. Elde edilen numunelerden elde edilen toplam RNA'nın verimi ve kalitesi, belirtilen yöntemin faydasını doğrular.

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Teknolojik platformlar olarak, yeni nesil dizileme, mikrodizi ve qRT-PCR gibi yaklaşımlar, moleküler düzenlemenin genişliğine ilişkin anlayışımızı genişletmek için büyük umut vaat ediyor. Yüksek çözünürlüklü RNA dizilimi (RNA-Seq)1 gibi daha yeni yaklaşımlar, göreceli transkript seviyeleri, alternatif birleştirme ve mikro RNA'lar2-4 gibi dokuya veya duruma özgü ekspresyon hakkında yeni ve kapsamlı bilgiler sağlar. Ayrık dokular içinde veya fenotipik olarak farklı birey grupları arasında karşılaştırmalı tüm transkriptom profilleme5'te RNA-Seq yönteminin kullanılması için beklentiler, hem normal hem de anormal fizyolojik durumlarda yer alan moleküler mekanizmaları aydınlatmak için yeni yollar sağlar. Son zamanlarda, insan beyin dokusu üzerinde tüm transkriptom profillemesi gerçekleştirilmekte ve hastalığın ilerlemesi ile ilişkili gen ekspresyon farklılıkları tanımlanmaktadır6. Bununla birlikte, yeni nesil dizilemenin kullanımı henüz memeli çalışmalarına daha geniş bir şekilde entegre edilmemiştir.

Fare modellerinde yapılan gen ekspresyonu çalışmaları, numune eksizyonu7,8 için lazer yakalama mikroskobu (LCM) kullanılarak çeşitli beyin çekirdeklerinde farklı profiller bildirmiştir. LCM, tek hücreli ve ayrık beyin bölgesi hassasiyetiyle numune toplama sağlarken, LCM yaklaşımından elde edilen nispeten düşük toplam RNA verimleri, fare beyin dokularındaki RNA-Seq ve diğer profil oluşturma yaklaşımları için engelleyici olabilir ve optimal olmayan numune amplifikasyon adımları gerektirebilir. Burada, ayrı fare beyin bölgelerinden mikrodiseksiyon ve toplam RNA ekstraksiyonu için bir protokol sunulmaktadır. Set çaplı doku karotları, tek bir fare beyninin 750 μm seri koronal bölümlerinden 13 dokuyu izole etmek için kullanılır. Doku mikropunch örnekleri hemen dondurulur ve arşivlenir. Toplam RNA, manyetik boncuk özellikli toplam RNA izolasyon teknolojisi kullanılarak örneklerden elde edilir. Elde edilen RNA örnekleri, aşağı akış ekspresyon profillemesinde kullanım için yeterli verim ve kaliteye sahiptir. Bu mikrodiseksiyon stratejisi, ayrı beyin bölgelerinden toplam RNA elde etmek için mevcut örnek toplama stratejilerine uygun bir seçenek sunar ve yeni gen ekspresyonu keşifleri için olanaklar sunar.

Protokol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Örnekleme kurulumu ve hazırlığı

  1. Earle'ün dengeli tuz çözeltisini (EBSS) sodyum bikarbonat (100 mL EBSS'de 0,44 g) ve glikoz (100 mL EBSS'de 0,884 g) ile tamamlayın9. EBSS'yi DEPC (100 mL EBSS başına 0.1 mL) ile otoklavlanabilir bir şişede veya vidalı bir şişede 37 ° C'de en az 12 saat
  2. tedavi edin.
  3. 5 3/4" cam Pasteur pipetini 1000 mL'lik bir cam behere yerleştirin ve sanatçının fırçalarını kılları yukarı bakacak şekilde 100 mL'lik cam dereceli bir silindire yerleştirin. Pipetleri ve fırçaları kaplamak için yeterli DEPC solüsyonu (100 mL ddH2O başına 0,1 mL) ekleyin. Beher ve dereceli silindiri alüminyum folyo ile örtün ve 37 ° C'de en az 12 saat inkübe edin.
  4. DEPC ile 12 saatlik inkübasyondan sonra, DEPC ile muamele edilmiş tüm malzemeleri en az 15 dakika boyunca >100 °C sıcaklığa ısıtın. EBSS'yi çıkarın ve 4 °C'de saklamadan önce oda sıcaklığına soğutun. ddH2O'yu beherden ve dereceli silindirden uzağa dökün; malzemeler kuruyana kadar >100 °C'de inkübe etmeye devam edin. Çıkarın, oda sıcaklığına soğutun ve daha sonra kullanmak üzere saklayın.
  5. Deney gününde, tüm çalışma yüzeylerini RNaseZap ile işlemden geçirin.
  6. EBSS'yi 40 °C'ye ayarlanmış bir su banyosuna yerleştirin ve bakımını yapın. EBSS'yi tamponlamak ve oksijenlendirmek için, gaz tüpünü RNaz içermeyen bir Pasteur pipetine yerleştirerek ve pipeti EBSS'ye yerleştirerek %95/%5 O2 / CO2 ile sızın. EBSS konteynerinin ağzını kapatın.
  7. Beyin dokusunun seri kesitlerinde kullanılmak üzere bir Stoelting doku dilimleyici kurun. Doku dilimleyicinin üst ve alt yüzeylerini RNaseZap ile tedavi edin. Dikdörtgen bir parça Whatman #4 filtre kağıdını doku doğrayıcının pleksi cam yüzeyine yapıştırın. Doğrayıcı koluna çift kenarlı bir tıraş bıçağı takın. Mikrometreyi sıfıra ayarlayın ve doğrayıcı kolunun minimum yüksekliğini, tıraş bıçağının filtre kağıdını kesmesine izin verecek, ancak pleksi cam plakayı kesmeyecek şekilde ayarlayın.
  8. RNaz içermeyen 60x15 mm hücre kültürü kapları, Harris Uni-Core doku karotları, mikronumune delme sırasında koronal beyin bölümlerinin EBSS oksijenasyonu için gaz tüplerine yapıştırmak için 200 μL RNaz içermeyen mikropipet uçları, kavisli makaslar, kuru buz ve doku toplama için tüpler dahil olmak üzere mikrodiseksiyon için gerekli tüm ek malzemeleri toplayın. Tüpleri kuru buzun üzerine yerleştirin.

2. Beyin çıkarma ve koronal kesit alma

  1. Fareyi bir DecapiCone'ye yerleştirin ve bir kemirgen giyotini kullanarak kafasını kesin. Kafayı DecapiCone'dan çıkarın ve düz bir yüzeye yerleştirin. Bir neşter kullanarak, cildi burun deliğine yaklaşık 3 mm kaudalden başlayarak kafatasının orta hattından aşağı doğru kesin. Kafatası ve göz yuvalarını ortaya çıkarmak için cilt kanatlarını yanal olarak soyun.
  2. Kavisli makas kullanarak, her iki optik siniri de kesin ve gözle olan bağlantılarını kesin. Oksipital ve interparietal kemikleri dikkatlice kırarak ve dorsal parietal ve frontal kemikleri çıkararak kafatası boşluğunu açın. Bir kemik rongeur kullanarak, koku soğancıklarını ortaya çıkarmak için burun ve lakrimal kemikleri kırın. Koku ampullerini rostral beyinden kesmek için kavisli makas kullanın. Arka beyin sağlam olarak tüm beyni çıkarın. Beyni 60 x 15 mm'lik RNaz içermeyen bir Cellstar hücre kültürü kabının üstüne yerleştirin. Doku örnekleme çalışma yüzeyine aktarın.
  3. Filtre kağıdını EBSS ile bağlı doku doğrayıcıya konservatif bir şekilde nemlendirmek için RNaz içermeyen bir pipet kullanın. Beyin dokusunu EBSS ile ıslatın.
  4. Beyni doku kıyıcıya aktarın ve uygun yönlendirmeyi ayarlayın. Not: Beyin, ventral yüzey filtre kağıdına dayanacak şekilde konumlandırılmalıdır. Orta hat (interhemisferik fissür) doğrayıcı bıçağına dik olmalı ve beynin rostral kenarı bıçağa dayanmalıdır.
  5. Beynin sırt yüzeyine hafif bir baskı uygulayarak beyni sabit tutmak için DEPC ile tedavi edilmiş bir sanatçının fırçasını kullanın. Beyni sabit tutarken, bıçak tutucu kolunu sırt dokusu yüzeyinin yaklaşık 4-5 cm yukarısına kaldırın ve bu pozisyonda tutun. Fırçayı beyin yüzeyinden çıkarın ve mikrometreyi kullanarak 750 μm'yi çevirin. Kolun düşmesine izin verin, dokuyu doğrayın ve 750 μm'lik bir koronal bölüm oluşturun.
  6. Doğrayıcı bıçak sabit kalırken, doku bölümünü bıçak yüzeyinden nazikçe kaydırmak için sanatçının fırçasıyla yuvarlanma hareketi yapın. Doku bölümünü hemen petri kabındaki oksijenli EBSS'ye yerleştirin. İkinci bir araştırmacı adım 3.1'den başlayabilir.
  7. Tüm rostro-kaudal düzlem boyunca seri beyin kesitleri elde edilene kadar 2.5 ve 2.6 adımlarını tekrarlayın.

3. Beyin bölgesi mikrodiseksiyonu

  1. Doku mikrodiseksiyonu sırasında numune aydınlatmasının engellenmemesini sağlamak için aydınlatmayı ayarlayın. Mikrodiseksiyon sırasında doku için tamponlu, oksijenli bir ortam sağlamak için% 95 /% 5 O2 / CO2 karışımının konumunu ve akışını ayarlayın.
  2. İlgilenilen bölgeyi içeren koronal beyin bölümünü tanımlayın. Beyin bölümünü, bir sanatçının fırçasını kullanarak petri kabının dibine düz bir şekilde yönlendirin. Tablo 1'e veya diğer referanslara göre uygun çapa sahip doku çekirdeğini seçin. Koronal doku bölümünü sanatçının fırçası ile yerinde tutarken, doku çekirdeğinin kesici ucunu doku bölümünün yüzeyi üzerine getirin.
  3. Basınç uygularken, doku çekirdeği ucunu doku bölümünden ve petri kabının dibine sıkıca bastırın. İlgilenilen bölgenin çevredeki dokudan ayrıldığından emin olmak için yuvarlanan dairesel bir hareket kullanın. Doku çekirdeğini doku bölümünden dikkatlice kaldırın ve mikropunchı serbest bırakarak EBSS'de yüzmesine izin verin.
  4. Bir sanatçının fırçasını kullanarak, doku mikropunchını hemen kuru buz üzerinde tutulan -80 °C'ye dayanıklı bir saklama tüpüne bırakın. Doku, tüpün yan tarafına kolayca yapışmalıdır. Mikronumune içeren tüpü kuru buza geri koyun.
  5. İlgilendiğiniz her beyin bölgesi için 3.2 - 3.4 arasındaki adımları tekrarlayın.

4. Doku arşivi

  1. Mikrodiseksiyon tamamlandıktan sonra, numune içeren her bir TrakMates tüpü için ilgili barkodları kaydetmek üzere VisionMate tarayıcı sistemini kullanın. 96 yuvalı TrakMates tüp rafı dolduktan sonra, rafı hızlı bir şekilde tarayın ve doku örneklerini RNA ekstraksiyonuna kadar hemen -80 °C'lik bir dondurucuya koyun.

5. Toplam RNA ekstraksiyonu

  1. RNaseZap kullanarak RNase içermeyen bir çalışma alanı hazırlayın. MagMAX-96 Toplam RNA İzolasyon Protokolü10'da açıklandığı gibi yeterli miktarda manyetik Boncuk Karışımı ve Lizis/Bağlama Çözeltisi hazırlayın.
  2. Doku örneklerini -80 °C dondurucudan çıkarın ve tüpleri doğrudan kuru buzun üzerine yerleştirin.
  3. Numune içeren bir TrakMates tüpüne 100 μL Lizis / Bağlama Çözeltisi ekleyin. Pelet karıştırıcıya nükleaz içermeyen 0.5 ml tüp büyüklüğünde bir havaneli takın ve dokuyu homojenize edin. Düşük retansiyonlu nükleaz içermeyen bir pipet ucu kullanarak, homojenize numuneyi yuvarlak tabanlı 96 oyuklu bir doku kültürü plakası üzerindeki bir kuyuya aktarın. Düşük tutma noktalı nükleaz içermeyen bir pipet ucu kullanarak numuneye hemen 60 μL %100 izopropanol ekleyin ve 3-4 kez yukarı ve aşağı pipetleyerek karıştırın.
  4. Düşük tutma noktalı nükleaz içermeyen bir pipet ucu kullanarak numuneye 20 μL Boncuk Karışımı ekleyin. 3-4 kez yukarı ve aşağı pipetleyerek karıştırın.
  5. Tüm doku örnekleri için 5.3-5.4 adımlarını tekrarlayın.
  6. Toplam RNA ekstraksiyonunu tamamlamak için III.A.96'den başlayan MagMAX-2 Toplam RNA İzolasyon Protokolü adımlarını izleyin. not: Diğer manyetik boncuk özellikli toplam RNA izolasyon kitleri ticari olarak temin edilebilir; ancak bu çalışmada incelenmemiştir. İlgili ürünleri kullanarak toplam RNA izolasyonunun ayrıntıları için lütfen üreticinin kit kılavuzlarına bakın.
  7. Bir NanoDrop 3300 spektrofotometre veya diğer küçük hacimli spektrofotometre/florometre teknolojilerini kullanarak elde edilen toplam RNA'nın saflığını ve konsantrasyonunu ölçün.

6. Temsili Sonuçlar:

Beyin Bölgesi/Çekirdek Doku Korer Çapı (mm) Toplam RNA (ng/μL) 260/280 Oranı Frontal Korteks 2,0 27.03 1,99 Çekirdek Accumbens 1,0 6,26 2,77 Striatum 1.5 27,94 2,19 Singulat Korteks 1.5 29,05 2,07 Hipotalamus - Paraventriküler Çekirdek / Suprakiazmatik Çekirdek (PVN/SCN) 2,0 40,34 2,03 talamus 2,0 34,40 2.00 Hipotalamus - Dorsomedial Çekirdek / Ventromedial Çekirdek (DMH/VMH) 2,0 44,83 2,05 Amigdala 1,0 Saat 10.06 1,89 Hipokampus - Ca 2/3 1.5 7,31 2,32 Hipokampus - Ca1/Dentate Gyrus 1.5 5,20 2,24 Periaqueductal Gri 1,0 48,21 2,02 Dorsal Raphe Çekirdeği 1,0 6,56 2,18 Retiküler Oluşum 2,0 35,35 2,27

Tablo 1. Mikrodiseke fare beyin bölgelerinin ilgili optimal doku korer çapları, temsili toplam RNA verimi ve saflığı ile numaralandırılması. Rostro-kaudal sıraya göre listelenen 13 mikrodiseke beyin bölgesi, boyut ve yönelim bakımından farklılık gösterir. PVN/SCN mikropunch, anteromedial paraventriküler çekirdeği, periventriküler çekirdeğin bölümlerini, sub-paraventriküler bölgeyi ve diğer parvosellüler nöronları içerir. Talamus mikropunch, PVN/SCN mikropunch bölgesi ile aynı koronal düzlemde yer alan anterior talamik çekirdekleri içerir. DMH/VMH mikropunch, dorsomedial çekirdek ile ventromedial çekirdek arasında yer alan aksesuar magnoselüler çekirdekleri ve diğer parvosellüler nöronları içerir. Amigdala örneği hem merkezi hem de bazolateral alt bölgeleri içerir. RNA verimi ve 260/280 oranları, her bir beyin bölgesinden elde edilen okumaları göstermek için ilgili mikrodiseksiyon örneklerinden elde edilen tek değerlerdir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolde dikkatli dikkat ve değerlendirme gerektiren birçok kritik adım vardır. İlgili her bir ilgilenilen bölgenin çıkarılması için uygun doku karot çapının seçimi belirlenmelidir. Tablo 1'de sunulan doku karot çapları, listelenen beyin bölgelerinin toplanması için uygun olsa da, her araştırmacı, ilgilendikleri ilgili doku(lar)ın optimal olarak toplanması için uygun boyuttaki doku karotunu belirlemelidir. İkinci olarak, bu yöntemde bildirilen koronal kesit kalınlığının (750 μm), çeşitli genetik geçmişlere sahip ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Herhangi bir çıkar çatışması beyan edilmemiştir.

Teşekkürler

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) ve Ordu Araştırma Ofisi (ARO) tarafından finanse edilmiştir, ödül numarası W911NF-10-1-006.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Isotemp 102 su banyosuFisher Scientific15-460-3Q
RNase ZapAmbionAM9782
Lab döndürücü (orbital çalkalayıcı)Thermo Fisher Scientific, Inc.2314 –- 1CEQ
Pelet karıştırıcıVWR uluslararası47747-370
RNaz içermeyen 0,5 mL havaneliVWR uluslararasıKT749521-0590Nükleaz içermeyen
Dietil pirokarbonat (DEPC)Sigma-AldrichD5758-50ML
Çift kenarlı tıraş bıçağıStoelting Co.51427
St– manuel mikrometre ile doku dilimleyiciStoelting Co.51425
2/0 Yuvarlak sanatçı' s fırçasıPrinceton Art Brush4350R
Harris Uni-Core doku çekirdeği (0,75 mm)Ted Pella, Inc.15072
Harris Tek Çekirdekli doku çekirdeği (1.0 mm)Ted Pella, Inc.15099
Harris Uni-Core doku çekirdeği (1,5 mm)Ted Pella, Inc.15075
Harris Uni-Core doku çekirdeği (2,0 mm)Ted Pella, Inc.15076
GiyotinBraintree Scientific, Inc.RG-100
DecapiConesBraintree Bilimsel, Inc.MDC-200
HyClone Earle' Dengeli tuz çözeltisi (EBSS)Thermo Fisher Scientific, Inc.SH30029.02
25 mL pipetlerCorning4489Nükleaz içermeyen
epT.I.P.S. LoRetention Çift Filtreli pipet uçları, 20 — 300 μ LEppendorf0030 077.636
TrakMates kapaklı vidalı üst borularThermo Fisher Scientific, Inc.3741
VisionMate kablosuz 2D barkod okuyucuThermo Fisher Scientific, Inc.3122MTX
VisionMate SR tek raflı 2D barkod okuyucuThermo Fisher Scientific, Inc.3115
1-200 μ L evrensel uyumlu pipet uçlarıCorning4864Nükleaz içermeyen
Cellstar hücre kültürü kaplarıGreiner Bio-One628160Nükleaz içermeyen
Greiner Bio-One 96 oyuklu polistiren Cellstar doku kültürü plakası, U-bottomUSA Scientific, Inc.5665-0180Nükleaz içermez
4 Filtre kağıdıWhatman, GE Healthcare1004 150
Silikon ampul tipi güvenlik pipet dolgusuFisher Scientific13-681-102A
NanoDrop 3300 SpektrofotometreThermo Fisher Scientific, Inc.ND-3300
# Serisi

Kaynaklar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Pickrell, J. K. Understanding mechanisms underlying human gene expression variation with RNA sequencing. Nature. 464, 768-772 (2010).
  2. Costa, V., Angelini, C., De Feis, I., Ciccodicola, A. Uncovering the complexity of transcriptomes with RNA-Seq. J. Biomed. Biotechnol. 853916, (2010).
  3. Nagalakshmi, U., Waern, K., Snyder, M. RNA-Seq: a method for comprehensive transcriptome analysis. Curr. Protoc. Mol. Biol. Chapter 4, 11-13 (2010).
  4. Anglicheau, D., Muthukumar, T., Suthanthiran, M. MicroRNAs: small RNAs with big effects. Transplantation. 90, 105-112 (2010).
  5. Forrest, A. R., Carninci, P. Whole genome transcriptome analysis. RNA. Biol. 6, 107-112 (2009).
  6. Twine, N. A., Janitz, K., Wilkins, M. R., Janitz, M. Whole transcriptome sequencing reveals gene expression and splicing differences in brain regions affected by Alzheimer's disease. PLoS One. 6, e16266-e16266 (2011).
  7. Paulsen, S. J. Gene expression profiling of individual hypothalamic nuclei from single animals using laser capture microdissection and microarrays. J. Neurosci. Methods. 177, 87-93 (2009).
  8. Winrow, C. J. Refined anatomical isolation of functional sleep circuits exhibits distinctive regional and circadian gene transcriptional profiles. Brain. Res. 1271, 1-17 (2009).
  9. Atkins, N. Circadian integration of glutamatergic signals by little SAAS in novel suprachiasmatic circuits. PLoS One. 5, e12612-e12612 (2010).
  10. Technologies, L. MagMAX-96 Total RNA Isolation Kit Instruction Manual. , Forthcoming.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Microdissection Brain RegionsTissue Corer TechniqueRNA Free EnvironmentSerial Tissue SectionsMagnetic Bead ExtractionEBSS Preparation

İlgili makaleler