Protokol, mikroRNA ve çoğullanmış proteinleri aynı anda tespit etmek ve ölçmek için formalinle sabitlenmiş parafine gömülü doku ile tandem bir immünofloresan hibridizasyon testini tanımlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Protokol, mikroRNA ve çoğullanmış proteinleri aynı anda tespit etmek ve ölçmek için formalinle sabitlenmiş parafine gömülü doku ile tandem bir immünofloresan hibridizasyon testini tanımlar.
Geleneksel prob tabanlı in situ hibridizasyon (ISH) görüntüleme algılama yöntemleri kullanıldığında, 19 ila 25 nükleotid arasında değişen boyutları nedeniyle mikroRNA'ların (miRNA'lar) yakalanması zordur. Bununla birlikte, miRNA'lar normal fizyolojiye ve çok sayıda patolojik duruma katkıda bulunan anahtar epigenetik düzenleyiciler olduğundan, miRNA'ların uzay-zamansal davranışını anlamak, hücresel ve hücre altı düzeylerdeki işlevlerini çözmek için önemlidir. Bu, yeterli algılama ve görselleştirme tekniklerine açık bir ihtiyaç yaratır. Bu nedenle, multipleks immünofloresan boyama ve bir miRNA'yı hedefleyen kilitli nükleik asit (LNA) probları kullanılarak geliştirilen ve optimize edilen Kilitli nükleik asit in situ hibridizatioN (MARLIN) aracılığıyla MikroRNA Amplifikasyonu ve Tanıma'yı oluşturduk. Bu yöntem, miRNA'yı, tümör mikroçevresi (TME) içindeki hücre içi ve hücre dışı miRNA'nın yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik ile ölçülmesine izin veren çoğullanmış protein ekspresyonu ile ölçebilir. miRNA tespiti ve protein yakalama testlerinin birlikte kullanımı, bu TME içindeki hücresel fonksiyonların ve düzenleyici mekanizmaların kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını da sağlayabilir.
mikroRNA'lar
MikroRNA'lar (miRNA) inanılmaz derecede küçük olmasına ve uzunlukları 19-25 nükleotid arasında değişmesine rağmen, bu tek sarmallı RNA molekülleri, gen ekspresyonunda güçlü düzenleyicilerdir ve diziye özgü etkileşimler yoluyla transkripsiyon sonrası haberci RNA'ları (mRNA'lar) modüle eder1. Özünde, miRNA'lar, tamamlayıcılık derecesine bağlı olarak, hedef mRNA'lara bağlanarak, translasyonlarını önleyerek veya mRNA bölünmesi yoluyla bozulmalarını teşvik ederek negatif düzenleyiciler olarak hareket eder, bu da sonuçta hedeflenen genden protein çıktısının azalmasına yol açar. miRNA'lar temelde kodlamayan RNA olsa da, tüm miRNA'ların yaklaşık %40'ı hala protein kodlayan genlerinintronlarında veya eksonlarında bulunur 2. miRNA'ların işlevsel amacı, hücre proliferasyonu, anjiyogenez, apoptoz vb. gibi birkaç temel biyolojik süreci kapsar. Özellikle, spesifik miRNA'ların anormal ekspresyonu ve miRNA aracılı gen regülasyonu, çoklu kanser tiplerinde onkojenik transformasyon ile ilişkilendirildiğinden, miRNA'ların düzensizliği tümör oluşumunda rol oynamıştır3.
Keşfedilmelerinden bu yana, miRNA'lar, nörodejeneratif bozukluklar, otoimmün bozukluklar ve çeşitli kanserler dahil olmak üzere birçok hastalıkla bağlantılı düzensizlikleri ile dokuya özgü ekspresyonları ve düzenleyici işlevleri nedeniyle çeşitli hastalıklarda kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır 4,5,6. miRNA'ların ekspresyon paternleri, kanser tipi, evresi ve klinik değişkenlerle ilişkilendirilebilir, bu da miRNA profillemesini kanser teşhisi ve prognozu için değerli bir araç haline getirir 4,5,6,7. Yeni miRNA'ların keşfi, yüksek verimli dizileme teknolojilerindeki gelişmelerle de hızlandırılmış ve çeşitli biyolojik süreçlerde miRNA katılımının anlaşılmasını geliştirmiştir8. miRNA'ların önemi, miRNA'nın transkripsiyon sonrası düzenleme9'daki işlevini keşfetmeleri nedeniyle Victor Ambros ve Gary Ruvkun'a verilen 2024 Nobel Tıp Ödülü ile vurgulanmıştır.
Hastalık teşhisi ve prognozu için değerli biyobelirteçler olarak, miRNA'ların terapötik potansiyeli araştırılmış ve miRNA hedefli ilaçların geliştirilmesine yol açmıştır. MiRNA'ların kanser tedavisindeki terapötik potansiyeli, gen modüllerini koordineli olarak düzenleme ve potansiyel olarak normal hücresel fonksiyonları geri yükleme yeteneklerinde yatmaktadır10. Daha önce, miRNA bazlı antikanser tedavileri, tedavi yanıtlarını geliştirmek ve iyileşme oranlarını artırmak için monoterapi olarak veya mevcut hedefe yönelik tedavilerle kombinasyon halinde geliştirilmiştir11. MiRNA'ların dinamik spektrumu, onları yenilikçi kanser tedavi stratejileri için temel kaynaklar olarak konumlandırmıştır. Terapötik direnç bağlamında, miRNA'ları hedeflemek, nüksü ve geleneksel kanser tedavilerine direnci azaltmada umut vaat ediyor ve kanser hücrelerini hedefleyerek potansiyel olarak hasta sağkalımını iyileştiriyor12. Tümör mikroçevresindeki (TME) çeşitli hücre tiplerinin aktivitelerini modüle etmede miRNA'ların rollerini keşfederek, benzersiz ve klinik olarak ilgili kanser tedavileri potansiyel olarak keşfedilebilir.
miRNA'ları tespit etmek için mevcut testler
Şu anda, miRNA ölçümü için en yaygın yöntem, uzamsal bağlamı kaybederek kantitatif gerçek zamanlı PCR (q-RT-PCR) veya Yeni Nesil Dizileme (NGS) için ekstrakte edilmiş RNA'ya dayanmaktadır. cDNA sentezi için hedefe özgü kök ilmek primerleri kullanan TaqMan mikroRNA tahlillerini ve evrensel cDNA sentezine sahip SYBR Green boya bazlı kimyaları sağlayacak şirketler var. Bu tahliller yüksek hassasiyet ve özgüllük sunabilir ve bir dizi q-RT-PCR cihazında çalıştırılabilir. Ne yazık ki, TaqMan tahlilleri mutlak niceleme sağlayamaz, bu da yanlış pozitifler ve sonuçlarda değişkenlik gibi sorunlara yol açabilir13. Ayrıca, yüksek hassasiyetlerine rağmen, bu tahlillerin farklı numune türlerinde uygulanması, kapsamlı numune hazırlama ihtiyacı ve numunedeki diğer bileşenlerden kaynaklanan potansiyel girişim nedeniyle sınırlandırılabilir.
Yeni Nesil Dizileme (NGS): miRNA-seq, biyoakışkanların tüm miRNome'unda diferansiyel ekspresyon analizi için giderek daha popüler hale geliyor. miRNA-seq gibi NGS teknolojilerinin bir yararı, miRNA'ların genom çapında ekspresyonunun büyük paralel analizlerine izin vermeleri, bireysel miRNA'ların miktarının belirlenmesini, dizi varyasyonlarının tanımlanmasını ve yeni miRNA'larınkeşfedilmesini sağlamalarıdır 14. IlluminaTruSeq Küçük RNA Numune Hazırlama Kiti gibi dizileme tabanlı yöntemlerin önemli bir dezavantajı, büyük ölçüde miRNA'ların14 homolojisi ve daha küçük okuma uzunlukları nedeniyle diferansiyel ekspresyon analizlerinin doğruluğunu etkileyen kantitatif önyargıların indüklenmesidir. Sadece bu da değil, izomiR'lerin (kanonik miRNA dizisinden dizi veya uzunluk bakımından farklı varyantlar) ve teknik artefaktların varlığı, veri yorumlamayı karmaşıklaştırabilir ve potansiyel olarak biyobelirteç tahlillerinde yanlış algılamalara ve kafa karıştırıcı faktörlere yol açabilir14. Ayrıca, sRNAbench ve miRDeep2 gibi miRNA-seq veri analizi için farklı araçlar, yeni miRNA keşfinintutarlılığını ve güvenilirliğini etkileyen farklı sonuçlar verebilir 15,16. Mikrodizi teknolojisi gibi bir şey bile çoğu durumda yetersiz kalabilir. MiRNA veya gen ekspresyon seviyelerini tespit etmek için güçlü, yüksek verimli bir platform sağlayabilmesine ve genom çapında çalışmalar için uygun hale getirmesine rağmen, teknoloji hala önceden tanımlanmış miRNA'ların sayısı ile sınırlıdır ve miRNA-hedef etkileşimlerini doğrudan doğrulayamaz, bu da fonksiyonel çalışmalarda kullanımlarını sınırlar17.
Mevcut tüm bu seçenekleri karşılaştırırken burada vurgulanabilecek en önemli faktör, mekansal bağlamın olmamasıdır. Hücreler içindeki doku morfolojisi veya uzay-zamansal dağılım ile ilgili herhangi bir bağlam sağlamazlar. MiRNA'ların uzay-zamansal davranışlarını görselleştirmek, hücresel ve hücre altı seviyelerdeki işlevlerini çözmek için gereklidir. Şu anda, miRNAscope in situ Hibridizasyon (ISH) testlerine genellikle kromojenik tespit yöntemleri kullanılarak erişilebilir. Bu tahliller, miRNA'nın tek hücre çözünürlüğü ile görselleştirilmesine izin verirken, sonuçlar kaliteden yoksundur, bu da miRNA ekspresyonu ile numunenin arka planı arasında ayrım yapmayı zorlaştırır. Genel olarak, bunların çoğu, güvenilmez olan ve genellikle manuel miktar belirleme gerektiren düşük kaliteli tahliller üretir.
Bu nedenle, formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) dokular içinde multipleks immünofloresan boyama (Opal protein boyama ile) ve bir miRNA'yı hedefleyen kilitli nükleik asit (LNA) probları kullanarak Kilitli nükleik asit in situ hibridizatioN (MARLIN) yoluyla MikroRNA Amplifikasyonu ve Tanımayı geliştirdik. Bunu, bir Anti-Digoksigenin (DIG) Yaban Turpu Peroksidaz (HRP) Konjugat antikoru tarafından aktive edilen bir Tiramid Sinyal Amplifikasyonu (TSA) sistemi uygulayarak başardık. HRP, TSA'ya katalizör görevi görürken, Anti-DIG, LNA sondasına bağlanır. Bu tahlil, proteinler ve potansiyel olarak diğer RNA'lar ile aynı anda transkriptomik sonrası modifikasyonda miR'lerin temel doğasını anlamada özellikle yararlıdır. Ayrıca, hem miRNA hem de protein ekspresyonunu ölçebilen ticari olarak temin edilebilen bir tahlilin bulunmaması nedeniyle MARLIN, FFPE numuneleri içindeki miR'lerin ve proteinlerin yerinde ilişkilerini anlamak için etkili bir yol sağlar.
MARLIN kullanılarak miR-181c-3p'nin miktarının belirlenmesinden elde edilen ilk sonuçlar, insan yumurtalık FFPE dokusunun doğal uzamsal bağlamında miRNA'ların ve proteinlerin paralel analizinin fizibilitesini gösterdi. Bu örneğin ötesinde, MARLIN'in bileşenlerine dayanarak, Alexa Fluor gibi ticari floresan çoğullayıcı floroforları veya diğer küçük moleküllü boyaları18 kullanarak dört proteine kadar genişletmek teorik olarak mümkündür.
Ek olarak, bu metodoloji standart histoloji yöntemlerinde varyasyonlar kullandığından, uygun prob ve antikor seçimi verildiğinde diğer memeli FFPE dokuları ile uyumlu olmalıdır. Bu metodoloji, uzamsal mimariyi korur ve hücresel ve hücre altı miRNA ve protein kolokalizasyonunun nicelleştirilmesine izin verir. Bu yaklaşım, doğal doku mimarileri içinde doğrudan bağlamsallaştırılabilen miRNA'lar-protein ortak ekspresyon modellerini ve uzamsal dağılımı haritalayarak uzamsal biyolojideki kritik bir boşluğu giderir. Burada MARLIN'e Şekil 1'de ayrıntılı bir grafiksel genel bakış sunuyoruz. Sunulan protokol miR-181c-3p için optimize edilmiş olsa da, uygun bir prob tasarımı verildiğinde diğer miR'lerin incelenmesi mümkündür. Bu yöntem için kritik parametreler şunları içerir: doku kalitesinin değerlendirilmesi ve prob konsantrasyonlarının optimizasyonu. Doku bloğunun RNA bütünlüğünün, iki adet 10 μm'lik kesit kullanılarak ve tüm RNA fragman boyutlarını koruyan bir protokol kullanılarak RNA'nın ekstrakte edilmesiyle bir DV200 metriği kullanılarak değerlendirilmesi önerilir. DV200 puanı 50 veya daha yüksek olan numunelerin ve protokol konsantrasyonlarının sistematik olarak test edilmesi gerekir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokol, HGSC'li hastalardan alınan insan yumurtalık tümörü doku kesitlerinin formalinle sabitlenmiş parafine gömülü (FFPE) dokularını kullanır. Bu örnekler, yumurtalık kanseri için primer sitoredüktif cerrahi geçiren daha önce tedavi edilmemiş hastalardan toplandı. Tüm örnekler ve klinik veriler, Texas Üniversitesi MD Anderson'ın Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanan protokoller kapsamında Jinekolojik Onkoloji ve Üreme Tıbbı Anabilim Dalı'nın yumurtalık kanseri deposundan elde edildi. Hastalardan yazılı bilgilendirilmiş onam ön büro personeli tarafından alındı ve çalışmalar kabul görmüş etik kurallara uygun olarak yürütüldü.
1. Doku hazırlığı
2. Protein uygulaması
3. Prob uygulaması
4. Nükleer boyama ve montaj
5. Görüntüleme ve analiz
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu protokolü test ederken, doğruluk ve karşılaştırma için aynı temsili numunenin iki seri bölümüne sahip olmak önemlidir. Bu durumda, sonuçları karşılaştırmak için Yüksek Dereceli Yumurtalık Kanseri (HGSC) örneği kullanıldı. Sadece miRNA boyamasından geçecek bir kontrol lamı (Şekil 2A-B) ve hem protein hem de miRNA boyamasına tabi tutulacak bir test lamı (Şekil 2C-J
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
MiRNA'ların önemi kabul edilip anlaşılsa da, hem normal gelişim hem de hastalık durumlarının gözlemlenmesi şu anda standart yöntemler kullanarak miRNA'ları incelemenin zorluğu nedeniyle engellenmektedir. Yerinde yöntemlerin azlığı, MARLIN'in (miRNA FISH tahlili) geliştirilmesine yol açtı. miRNA'ların homolojisi ve kısa uzunluğu göz önüne alındığında, konumlarını ve transkriptomik sonrası düzenleme üzerindeki etkilerini görselleştirmek zor hale gelir. Bu protokol geliştirme, Kili...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.
Tahlil geliştirilirken Basant'ın tez komitesinin bir parçası olan Chi Lam Au Yeung ve Manjunath Nimmakayalu'ya teşekkür ederiz. Ayrıca, kullanılan örnekleri kesitleyen ve sağlayan Samuel Mok. Son olarak, analiz ve Visiopharm yazılımının kullanımı sırasında kapsamlı yardım sağlayan Johan Doré ve Dan Winkowski'ye teşekkür ederiz. Bu araştırma kısmen Yumurtalık Kanseri Araştırma İttifakı (OCRA 811621 ve 891490), Sie Vakfı ve Stephanie C. Stelter Bağış Fonu tarafından finanse edildi. Bu araştırma, kısmen Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından MD Anderson'ın Kanser Merkezi Destek Hibesi P30 CA016672 ve Jared Burks'un NCI'nin Araştırma Uzmanı 1 R50 CA243707-01A1 aracılığıyla desteklenen Akış Sitometrisi ve Hücresel Görüntüleme Çekirdek Tesisi ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 10x TRIS tamponlu tuzlu (TBS) pH 7.6 | Thermo Fisher Scientific | J62662 K7 | Adımlar arasında aralıklı yıkamalar için |
| 1x Opal Antikor Sulandırıcı/Blok ve Blok; | Akoya Biosciences | ARD1001EA | Protein bloklama çözeltisi |
| 1x Plus Otomasyon Amplifikasyon Sulandırıcı | Akoya Biosciences | FP1609 | Opal floroforları seyreltmek için kullanılır |
| 20x Konsantre & nbsp; Tuzlu Sodyum Sitrat (SSC) Tamponu | Sigma-Aldrich | S6639-1L | Prob hibridizasyonundan sonra miRNA yıkamaları için |
| 4',6-diamidino-2-fenilindol (DAPI) | Thermo Fisher Bilimsel/ Invitrogen | EN62248 / 62248 | Nükleer boyama için |
| ACD HybEZ II Hibritizasyon Sistemi | ACD Biotechne | 321711 | miRNAscope protokolü sırasında sıcaklığı düzenlemek için kullanılan fırın |
| Anti-CD8 (D8A8Y), Tavşan mAb | Hücre Sinyal Teknolojileri | 85336S | Bu protokolü optimize etmek için kullanılan birincil antikor örneği |
| Anti-Digoksijenin (fare) HRP Konjugatı | Revvity Sağlık Bilimleri MM | NEF832001EA | miRNA tespiti için kullanılan ikincil reaktif |
| Anti-EpCAM (E6V8Y), Tavşan mAb | Hücre Sinyal Teknolojileri | 93790 | Bu protokolü optimize etmek için kullanılan birincil antikor örneği |
| Engelleyici Reaktif Tozu | Akoya Biosciences | FP1012 | miRNA bloke çözümü |
| Etil Alkol %100 (200 Proof) | Pharmco | 111000200 | Deparafinizasyon için |
| EZ-AR1 Buffer | BioGeneX | HK521-XAK | Protein aşamasında FFPE doku kesitlerinin antijen geri alınması için kullanılır |
| EZ-AR1 Elegance Buffer | BioGeneX | HK546-XAK | miRNA prob aşamasında FFPE doku kesitlerinin antijen geri alınması için kullanılır |
| EZ-Retriever IR Sistemi | BioGeneX | MW015-IR | FFPE doku kesitlerinin antijen geri alınmasında kullanılan mikrodalga |
| Hidrojen Peroksit Çözeltisi %30 | Sigma-Aldrich | HX0640-5 | Doku hazırlığı için. Endojen peroksidaz aktivitesini engellemeye ve yüksek renkli ürünler elde etmeye yardımcı olur |
| miR-181c-3p miRNA Probu | Qiagen | 339112 | Bu protokolü optimize etmek için kullanılan miRNA probuna örnek |
| miRCURY LNA miRNA ISH Buffer Set (FFPE) | Qiagen | 339450 | miRNA probunu seyreltmek için kullanılır |
| Opal 620 | Akoya Biosciences | FP1495001KT | Primer antikoru tanımlamak için florofor |
| Opal 690 | Akoya Biosciences | FP1497001KT | Primer antikoru tanımlamak için florofor |
| Opal Anti-Ms + Rb HRP | Akoya Biosciences | ARH1001EA | Tespit ajanı olarak kullanılan ikincil antikor |
| Pierce 16% Formaldehit (w/v), Metanol içermeyen | Thermo Fisher Scientific | 28908 | doku hazırlığı için %3,7 PFA yapmak |
| ProLong Diamond Antifade | Thermo Fisher Scientific | P36970 | Montaj medyası |
| RNAscope Proteaz Plus | ACD Biotechne | 322331 | Doku kesitlerini geçirimlileştirmek için proteinleri kısmen sindirerek ve hedef miRNA moleküllerini açığa çıkarmak |
| RNAssız su | Corning | 46-000-CM | Tüm ekipmanları temizlemek ve hazırlamak, gerektiğinde dilatant olarak kullanmak ve gerekli olduğunda dilatant olarak kullanmak |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379-25ML | TBS-T yapmak için |
| Tiramid Sinyal Güçlendirmesi Plus Siyanin 3 | Akoya Biosciences | NEL744001KT | miRNA'yı tanımlamak için florofor |
| U6 ve Scramble miRNA Probları | Qiagen | 339459 | Isteğe bağlı kontrol probları |
| Ksilen Histolojik Derecesi | Thermo Fisher Scientific | UN1307 | Deparafinizasyon için |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.