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我们提出了一种通过定量逆转录聚合酶链反应评估年龄依赖性肾损伤小鼠肾脏和血清中microRNA表达的方法。
MicroRNA(miRNA)是由21-25个碱基组成的小的非编码RNA。它们不被翻译成蛋白质,而是通过破坏它们的稳定性和破坏它们的翻译来阻碍其靶信使RNA(mRNA)的功能。尽管已经研究了各种小鼠器官和组织中的miRNA表达谱,但还没有纯化和定量小鼠肾脏和血清miRNA的标准方法。我们已经建立了一种有效可靠的方法来提取和评估年龄依赖性肾损伤小鼠血清和肾脏中的miRNA表达。
该方法使用定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR),该方案需要六个步骤:(1)制备衰老加速小鼠抗性1(SAMR1)小鼠和衰老加速小鼠俯卧位(SAMP1)小鼠;(2)从这些小鼠中提取血清样品;(3)从每只小鼠中提取肾脏样本;(4)从每只小鼠的肾脏和血清样品中提取总RNA(包括miRNA);(5)从miRNA逆转录合成互补DNA(cDNA);(6)使用获得的cDNA进行qRT-PCR。
该协议用于确认,与对照相比,miRNA-7218-5p和miRNA-7219-5p的表达在年龄依赖性肾损伤小鼠模型的肾脏和血清中显着改变。该协议还阐明了年龄依赖性肾损伤小鼠模型的肾脏和血清之间的关系。该协议可用于确定具有年龄依赖性肾损伤的小鼠的肾脏和血清中的miRNA表达。
已知在生理和疾病(例如炎症、纤维化、代谢紊乱和癌症)中起重要作用的各种 mRNA 的表达受 miRNA 的调节,miRNA 是导致降解和抑制 mRNA1 转录的短非编码 RNA。因此,某些miRNA有可能作为各种疾病的新候选生物标志物和/或治疗靶点2,3,4,5。已经对各种小鼠器官和组织(包括大脑6,心脏7,肺8,肝脏9和肾脏10)中的miRNA表达谱进行了研究。然而,没有标准或既定的方法来提取和评估年龄依赖性肾损伤小鼠肾脏或血清中的miRNA。
因此,我们建立了一个方案,可用于可靠地纯化和检测年龄依赖性肾损伤小鼠血清和肾脏中的miRNA表达。该方案有六个主要步骤:(1)制备50周龄的SAMR1雄性小鼠和SAMP1雄性小鼠;(2)从两种小鼠品系的下腔静脉中提取血液样本,随后使用带有肝素的斯皮茨管,然后离心,以获得血清样品;(3)从小鼠-A硅均质器中提取肾脏样品分别对肾脏样品进行均质,然后将样品转移到微量离心机离心柱11上的生物聚合物粉碎系统中;(4)使用基于硅胶膜的离心柱12 从血清样品中提取总RNA(含miRNA),并使用基于硅胶膜的离心柱11从肾脏样品中提取含有miRNA的总RNA;(5)使用逆转录酶,聚(A)聚合酶和寡核苷酸-dT引物13,14从总RNA合成互补DNA(cDNA);(6)最后,使用qRT-PCR和插层染料13,14测定miRNA表达。
这个新方案是基于成功提取和评估各种类型的组织中miRNA的研究11,12,13。该协议的生物聚合物粉碎系统被证明能够从组织中纯化高质量的总RNA11。已经建立了该协议用于通过qRT-PCR与插层染料评估miRNA表达的各个方面的准确性和灵敏度13,14,例如,使用逆转录酶,聚(A)聚合酶和寡核苷酸dT引物从提取的总RNA中合成cDNA。新协议有几个优点:简单、节省时间和减少技术错误。因此,它可用于需要准确和灵敏地鉴定肾脏和血清 miRNA 谱的研究。许多病理状况的研究也可以利用新协议。
SAMP1小鼠中的miRNA表达谱是年龄依赖性肾损伤的模型,可以如下图所示确定。在人类中,年龄依赖性肾损伤与肾功能衰竭的进展有关,其特征在于肾间质纤维化面积的增加和肾小球硬化的进展15,16。年龄依赖性肾功能损害也是慢性肾脏病和终末期肾病的重要且常见的特征15,16。
该实验方案经吉智医科大学动物伦理委员会批准,并按照《吉智医科大学实验动物指南》及其关于实验动物使用和护理的指南进行。该方案使用四只50周龄的SAMR1雄性小鼠和SAMP1雄性小鼠(40-45g)。
1. 血清样本采集
2. 肾脏样本采集
3. 从血清样品中提取总RNA
4. 从肾脏样本中提取总RNA
5. 血清中总RNA逆转录cDNA的合成
注意:发布定量实时PCR实验(MIQE)指南的最少信息建议使用更好的实验实践来获得可靠,明确的结果17。在该协议中,cDNA是使用逆转录酶,聚(A)聚合酶和寡核苷酸-dT引物从两步程序中纯化的总RNA合成的。
6. 肾脏中总RNA逆转录cDNA的合成
注:MIQE指南鼓励更好的实验实践,以确保可靠和明确的结果17。该协议使用逆转录酶,聚(A)聚合酶和寡核苷酸dT引物,以两步程序从1.0μg纯化的总RNA合成cDNA。
7. miRNA 的 qRT-PCR
注意:插入器方法用于miRNA的qRT-PCR。引物用于RNA:U6小核2(RNU6-2),miRNA-223-3p,miRNA-423-5p,miRNA-7218-5p和miRNA-7219-5p。
8. 使用实时荧光定量 PCR 系统和软件运行 PCR 循环程序
对于年龄依赖性肾损伤小鼠模型,我们使用体重40-45g的50周龄SAMP1雄性小鼠,每只小鼠收集约0.8mL血液,并将其转移到装有肝素的1.0 mL spitz管中,倒置并离心。每个肾脏用PBS冲洗,解剖并储存在液氮中以供进一步分析。50周龄的SAMR1小鼠作为对照。基于使用该年龄依赖性肾损伤模型获得的miRNA qRT-PCR数据,我们观察到与对照组相比,SAMP1小鼠的miRNA-7219-5p肾脏水平显着增加,miRNA-7218-5p的肾脏水平显着降低(图1)。与对照组相比,SAMP1小鼠中miRNA-7219-5p和miRNA-7218-5p的血清水平显着增加(图2)。miRNA-223-3p的表达水平在任一菌株中以及肾脏和血清之间均未改变(图1和图2)。
图 1:SAMP1 小鼠肾脏中差异表达的 microRNA。 对 miRNA-223-3p、miRNA-7218-5p 和 miRNA-7219-5p 在 SAMR1 小鼠(对照组,n = 4)和 SAMP1 小鼠(n = 4)中的表达进行 qRT-PCR 分析。数据是标准误差(误差线)±平均值;t检验用于分析组间差异;p < 0.05被认为是显著的(*p <0.05),NS:不显著。缩写:miRNA = microRNA;SAMP1 = 衰老加速小鼠倾向;SAMR1 = 衰老加速小鼠抗性 1;qRT-PCR = 定量逆转录聚合酶链反应。请点击此处查看此图的大图。
图 2:SAMP1 小鼠血清中差异表达的 miRNA。 对 miRNA-223-3p、miRNA-7218-5p 和 miRNA-7219-5p 在 SAMR1 小鼠(对照组,n = 4)和 SAMP1 小鼠(n = 4)中的表达进行 qRT-PCR 分析。数据是平均±标准误差线;t检验用于调查组间显著差异。*p < 0.05 通过 t 检验。缩写:miRNA = microRNA;SAMP1 = 衰老加速小鼠倾向;SAMR1 = 衰老加速小鼠抗性 1;qRT-PCR = 定量逆转录聚合酶链反应 请点击此处查看此图的大图。
使用qRT-PCR通过上述方案成功测定了靶miRNA的表达水平。评估提取的miRNA是获得有意义的qRT-PCR数据的重要步骤。为了在进行qRT-PCR之前确认miRNA的足够质量,应使用分光光度法来确定260nm处的吸光度与280nm处的吸光度之比。如果qRT-PCR不能提供预期长度和熔解温度的单次PCR扩增,或者如果它提供单峰熔解曲线,则可能发生DNA污染,和/或反应板每个孔中的引物二聚体可能存在。
MiRNA 表达水平可以通过 qRT-PCR 以外的几种方法进行评估,包括北方印迹、微阵列和核糖核酸酶保护测定。然而,qRT-PCR方法是一种灵敏、准确、简单且可重现的程序,与北方印迹和核糖核酸酶保护测定所需的样品量相比,需要的样品量更小19。由于微阵列可以同时测量数万个miRNA的表达,因此它们可用于鉴定候选miRNA标记。微阵列数据还显示出与qRT-PCR 20获得的数据的高度总体相关性。然而,对于比较不同研究中获得的微阵列数据的最佳方法尚未达成共识21。
血清miRNA的评估具有以下特点。首先,它很容易收集血清,并且由于血清miRNA对冻融,温度和酸稳定,因此miRNA可以成为良好的生物标志物。其次,物种间miRNA具有很高的同源性,动物实验的结果很容易外推到人类身上。第三,血清miRNA已显示出用作治疗药物的潜力3。一些研究还表明,器官中miRNA的表达水平与血清22,23,24中的miRNA相关。在本研究中,miRNA-223-3p的肾脏水平在SAMR1和SAMP1小鼠之间没有显着差异,血清中也没有显示显着的菌株间差异。相比之下,miRNA-7218-5p和miRNA-7219-5p的肾脏水平在SAMR1和SAMP1小鼠之间显示出显着差异,在血清中显示出相当大的菌株间差异。
此协议具有以下限制。首先,它的有用性尚未在肝脏和肺等其他器官中得到验证,其次,它尚未在其他实验动物(如大鼠,狗和猪)上进行测试。几个研究小组已经使用该协议通过qRT-PCR纯化和检测miRNA,并报告说该协议能够从组织和血清13,14,22,23,24中纯化高质量的RNA。该方法已被证明对检测miRNA 13,14,22,23,24的表达具有很高的准确性和灵敏度。本研究结果表明,该方案可以成功检测小鼠血清和肾脏中的miRNA表达。因此,该协议可用于确定具有多种病理的小鼠的血清和肾脏miRNA表达谱。由于协议的简单性,可以同时处理大量样品。分析许多miRNA在肾脏的各种病理条件下的表达,因此,可以使用本文描述的方案。
协议的某些方面需要牢记。为了避免在室温下发生的纯化miRNA降解,必须将miRNA保存在冰上。肾脏样品必须均质化,直到它们完全溶解在裂解试剂中。小鼠肾脏含有大量不溶于裂解试剂的结缔组织,因此需要柱撕碎机进行进一步匀浆。此外,在qRT-PCR实验的整个设置过程中,应验证适当的内源性对照miRNA(在样品中具有稳定的表达)。这是因为在该协议执行过程中各种物质的干扰可以改变内源性对照miRNA的表达水平,从而可能损害结果。总之,本文描述了一种qRT-PCR方案,用于检测,纯化和评估年龄依赖性肾损伤小鼠血清和肾脏中miRNA表达。
提交人声明他们没有利益冲突。
没有。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.0 mL spitz with heparin | Greiner-bio-one | 450534 | |
Buffer RPE (wash buffer #2 containing guanidine and ethanol in ratio of 1:4) | Qiagen | 79216 | Wash buffer 2 |
Buffer RWT (wash buffer #1 containing guanidine and ethanol in ratio of 1:2) | Qiagen | 1067933 | Wash buffer 1 |
MicroAmp Optical 96-well reaction plate for qRT-PCR | Thermo Fisher Scientific | 4316813 | 96-well reaction plate |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | Adhesive film for 96-well reaction plate |
miRNA-223-3p primer | Qiagen | MS00003871 | 5'-CGUGUAUUUGACAAGCUGAGUU G-3' |
miRNA-423-5p primer | Qiagen | MS00012005 | 5'-UGAGGGGCAGAGAGCGAGACU UU-3' |
miRNA-7218-5p primer | Qiagen | MS00068067 | 5'-UGCAGGGUUUAGUGUAGAGGG -3' |
miRNA-7219-5p primer | Qiagen | MS00068081 | 5'-UGUGUUAGAGCUCAGGGUUGA GA-3' |
miRNeasy Mini kit | Qiagen | 217004 | Membrane anchored spin column in a 2.0 mL collection tube |
miRNeasy Serum/Plasma kit | Qiagen | 217184 | Membrane anchored spin column in a 2.0 mL collection tube |
miScript II RT kit (reverse transcription buffer) | Qiagen | 218161 | Reverse transcriptase kit |
miScript SYBR Green PCR kit | Qiagen | 218073 | Green dye-based PCR kit |
QIA shredder | Qiagen | 79654 | Biopolymer spin columns in a 2.0 mL collection tube |
QIAzol Lysis Reagent (phenol/guanidine-based lysis reagent) | Qiagen | 79306 | Phenol/guanidine-based lysis reagent |
QuantStudio 12K Flex Flex Real-Time PCR system | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | Real-time PCR instrument |
QuantStudio 12K Flex Software version 1.2.1. | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | Real-time PCR instrument software |
RNase-free water | Qiagen | 129112 | |
RNU6-2 primer | Qiagen | MS00033740 | Not disclosed due to confidentiality |
SAMP1 male mice | Nippon SLC Corporation | Not assigned | |
SAMR1 male mice | Nippon SLC Corporation | Not assigned | |
Takara biomasher standard | Takara Bio | 9790B | Silicon homogenizer |
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