Method Article
Le présent protocole décrit l’isolement des microARN des glandes salivaires des tiques et des vésicules extracellulaires purifiées. Il s’agit d’une procédure universelle qui combine des réactifs et des fournitures couramment utilisés. La méthode permet également l’utilisation d’un petit nombre de tiques, ce qui donne des microARN de qualité qui peuvent être facilement séquencés.
Les tiques sont des ectoparasites importants qui peuvent vecteurs de multiples agents pathogènes. Les glandes salivaires des tiques sont essentielles à l’alimentation car leur salive contient de nombreux effecteurs aux propriétés pharmaceutiques qui peuvent diminuer les réponses immunitaires de l’hôte et améliorer la transmission des agents pathogènes. Un groupe de ces effecteurs sont les microARN (miARN). Les miARN sont de courtes séquences non codantes qui régulent l’expression des gènes hôtes à l’interface tique-hôte et dans les organes de la tique. Ces petits ARN sont transportés dans la salive des tiques via des vésicules extracellulaires (VE), qui servent à la communication intercellulaire et intracellulaire. Des vésicules contenant des miARN ont été identifiées dans la salive des tiques. Cependant, on sait peu de choses sur les rôles et les profils des miARN dans les vésicules et les glandes salivaires des tiques. De plus, l’étude des vésicules et des miARN dans la salive des tiques nécessite des procédures fastidieuses pour recueillir la salive des tiques. Ce protocole vise à développer et valider une méthode d’isolement des miARN à partir de vésicules extracellulaires purifiées produites par des cultures d’organes ex vivo . Les matériaux et la méthodologie nécessaires pour extraire les miARN des vésicules extracellulaires et des glandes salivaires des tiques sont décrits ici.
Les tiques sont des ectoparasites qui transmettent de nombreux agents pathogènes à la faune, au bétail, aux humains et à leurs animaux de compagnie 1,2. L’alimentation des tiques entraîne des pertes économiques importantes en causant des dommages à la peau, en réduisant le poids et la production de lait en raison d’une anémie sévère et de la transmission d’agents pathogènes potentiellement mortels 1,3,4,5. Les pratiques de contrôle actuelles pour la gestion des populations de tiques sont axées sur l’utilisation d’acaricides. Néanmoins, l’émergence continue de la résistance aux acaricides chez les tiques parasitant le bétail 5,6, l’incidence accrue des piqûres de tiques7 et la transmission d’agents pathogènes dans les zones résidentielles 8,9 ont conduit à un besoin de solutions de rechange uniques pour la lutte contre les tiques.
Les glandes salivaires des tiques sont des organes essentiels qui assurent le succès biologique d’une tique. Ils sont formés par différents types d’acinus (I, II, III et IV) avec diverses fonctions physiologiques. Les glandes salivaires sont responsables de l’osmorégulation, à la fois hors et sur l’hôte, en renvoyant l’excès d’eau et la teneur en fer à l’hôte via la salivation 2,10. Les acini de type I sont également impliqués dans l’absorption de l’eau de l’atmosphère par la sécrétion de salive hygroscopique10,11. Les protéines effectrices salivaires, telles que le ciment et les cystatines, sont produites dans les cellules sécrétoires des acini10,12 de type II et III. Les acini de type I n’affectent pas l’alimentation des tiques, ce qui indique que l’apport en farine de sang ne déclenche pas de changements morphologiques et physiologiques dans ces acini de type13,14. D’autre part, les Acini de type II et III sont activés pendant l’alimentation et présentent très peu d’activité avant l’attachement. Ainsi, l’alimentation est nécessaire pour déclencher l’élargissement des cellules sécrétoires au sein des acini de type II et la production de composés bioactifs. Les acini de type III sont réduits en taille pendant l’alimentation en raison de la sécrétion dans les granules sécrétoires12.
Les glandes salivaires sont également le site de l’infection pathogène dans la tique et la voie de transmission. Pendant l’alimentation, les tiques sécrètent plusieurs composés ayant des effets pharmaceutiques qui sont nécessaires pour réussir la farine de sang 10,15,16. Ces composés ont des propriétés anti-inflammatoires, immunosuppressives et vasodilatatrices 10,15,17. Des études récentes ont montré que les vésicules extracellulaires (VE) dérivées des glandes salivaires des tiques hébergent plusieurs de ces composés, induisant des effets anti-inflammatoires et immunomodulateurs 18,19,20. « Vésicules extracellulaires » est un terme générique utilisé pour décrire les vésicules classées comme exosomes et microvésicules en fonction de leur taille et de leur biogenèse. Dans l’ensemble, les VE sont des blebs lipidiques avec des membranes bicouches d’environ 40 nm-1 μm de taille21; en général, les exosomes sont décrits comme ayant une taille de 40 à 150 nm, tandis que les microvésicules mesurent entre 150 nm et 1 μm etune taille de 21,22,23. Cependant, la taille n’est pas indicative de la voie de biogenèse22 des VE.
La biogenèse des exosomes commence par l’invagination séquentielle de la membrane plasmique. Cette invagination conduit à la formation de corps multivésiculaires et aboutit finalement à la déformation de la membrane vésiculeuse par l’action de complexes ESCRT ou de sphingomyélinases (sMases)24,25. Les exosomes peuvent soit être lysés dans les lysosomes pour maintenir l’homéostasie cellulaire, soit sortir par fusion vésiculeuse vers la membrane plasmique pour délivrer des constituants cellulaires aux cellules réceptrices21,24. D’autre part, les microvésicules sont formées par l’action des flopasses et des tongasses, modifiant la conformation des lipides dans la membraneplasmique 26. Les VE sont essentiels pour la communication de cellule à cellule, servant de système de transport pour les cargaisons intracellulaires, telles que les lipides, les protéines, les acides nucléiques et les microARN (miARN)21,27,28. Une fois transportées, ces vésicules délivrent leur cargaison dans le cytoplasme des cellules réceptrices, générant des changements phénotypiques dans la cellule réceptrice22,29. En raison de l’importance des vésicules extracellulaires dans l’alimentation des tiques et de la manipulation des réponses immunitaires et de cicatrisation des plaiesde l’hôte 18,20, la cargaison dans les vésicules extracellulaires présente des cibles potentielles pour le développement de thérapies anti-tiques et un mécanisme unique pour perturber l’alimentation des tiques. Cela inclut les miARN dans les glandes salivaires des tiques et les vésicules extracellulaires dérivées des glandes salivaires.
Les miARN sont de courtes séquences non codantes, d’une longueur d’environ 18 à 22 nucléotides (nt), qui peuvent réguler, dégrader ou faire taire les séquences d’ARNm30,31 par post-transcription. Au cours de la transcription, les pri-miARN sont clivés par Dicer (ARN polymérase III) pour former une structure distinctive en forme d’épingle à cheveux, devenant un pré-miARN. Le pré-miARN est coupé une fois de plus par Drosha (ARN polymérase III) pour former un duplex miARN mature. La séquence mature s’intègre dans le complexe de silençage induit par l’ARN (RISC) complémentaire à la séquence d’ARNm, provoquant une répression de la traduction ou une dégradation de l’ARNm 28,30,32. Pendant l’alimentation de l’hôte, les miARN dans la salive de la tique peuvent moduler l’expression des gènes de l’hôte pour supprimer les réponses immunitaires et améliorer la transmission des agents pathogènes 33,34,35,36,37. Bien qu’il existe des études approfondies sur les ve et les miARN, leurs rôles lors de l’alimentation à l’interface tique-hôte sont encore mal compris. L’optimisation des protocoles qui peuvent facilement entraîner l’isolement et la purification de miARN de haute qualité est cruciale pour faire progresser nos connaissances sur ces sujets.
Plusieurs options peuvent être utilisées pour isoler les VE, telles que l’ultracentrifugation, la précipitation des exosomes, la précipitation des polymères, la chromatographie par immunoaffinité et les techniques d’exclusion basées sur la taille38. Cependant, ces techniques ne peuvent pas faire la distinction entre les exosomes ou les microvésicules. Ainsi, comme mentionné précédemment, EV est utilisé comme un terme générique lors de l’isolation des véhicules électriques de différents échantillons. Les vésicules isolées dans les expériences décrites ici représentent un mélange de vésicules dérivées de différentes voies de biogenèse. Une purification plus poussée d’une population spécifique de vésicules extracellulaires peut être obtenue par immunoprécipitation à l’aide de perles recouvertes d’anticorps contre les marqueurs (c.-à-d. marqueurs exosomaux, marqueurs tumoraux) uniques à la population de vésicules d’intérêt39,40. Les miARN peuvent également être extraits via différents kits d’isolement disponibles dans le commerce 7,41,42.
L’objectif de ce projet était de développer un protocole qui combine des méthodes couramment appliquées pour isoler les VE et extraire les miARN des VE et des glandes salivaires nourries. Étant donné que la sécrétion de composés bioactifs est activée en nourrissant12 personnes, les tiques devraient être autorisées à se nourrir pour identifier les miARN qui peuvent être importants pour manipuler les réponses immunitaires et de cicatrisation des plaies de l’hôte. Le protocole actuel exige un petit nombre de tiques (20 tiques) pour isoler les VE et leurs miARN respectifs, par rapport à d’autres études décrites précédemment qui nécessitaient 2000 tiques43. En outre, il évite la contamination des sécrétions salivaires par la pilocarpine44, ce qui pourrait influencer les expériences étudiant l’effet des VE et de leurs miARN sur les cellules hôtes.
Toutes les expériences sur les animaux ont été effectuées conformément au protocole d’utilisation des animaux (AUP # 2020-0026) approuvé par le comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (AICUC) de la Texas A & M University. Les espèces de tiques, Ixodes scapularis et Rhipicephalus (Boophilus) microplus, et les lapins blancs mâles de Nouvelle-Zélande, âgés de 42 à 72 jours, ont été utilisés pour la présente étude. I. scapularis a été reçu du Center for Disease Control (CDC) et de l’Oklahoma State University, certifié comme exempt d’agents pathogènes. R. microplus a été élevé au Cattle Fever Tick Research Laboratory à Edinburg, Tx. Les lapins ont été obtenus de sources commerciales (voir tableau des matériaux). Ce protocole peut isoler universellement les vésicules extracellulaires et les miARN de différentes espèces de tiques, stades de vie et tissus.
1. Élevage de la femelle I. scapularis et préparation des capsules
2. Préparation de milieux sans vésicules
3. Infestation de lapins
4. Retrait des femelles nourries
5. Dissection des glandes salivaires et sécrétion de vésicules extracellulaires
6. Isolement des vésicules extracellulaires
7. Analyse de suivi des nanoparticules (NTA)
8. Extraction du miARN des glandes salivaires et des vésicules extracellulaires
9. Mesure de la concentration de miARN
10. Détermination de la qualité du miARN
11. enrichissement des microARN
12. Analyse bioinformatique
Le présent protocole fournit une méthodologie détaillée pour extraire les miARN des glandes salivaires et des VE. Selon les résultats, ce protocole est efficace pour isoler les miARN des adultes de deux espèces de tiques différentes, I. scapularis et R. microplus, et peut également être utilisé chez d’autres espèces de tiques. La concentration des VE (particules/mL) a été mesurée par NTA. Pour R. microplus, chaque sexe et chaque étape de la vie contenaient trois répliques biologiques mesurées en trois répliques techniques. Les échantillons ont été séparés par sexe et par stade de vie (figure 8) pour montrer la variation au sein de chaque échantillon. Ensuite, les échantillons ont été combinés pour afficher la variation et les différences statistiques à l’aide d’une ANOVA bidirectionnelle et des tests de comparaison multiples de Tukey20 (valeur de p = < 0,05) (figure 9). Chaque échantillon se composait d’environ 40 glandes salivaires disséquées de 20 femelles, mâles et nymphes. Après l’isolement et la quantification des VE, les échantillons ont été utilisés pour la purification de petits ARN.
La concentration du petit ARN dans chaque échantillon a été mesurée via Qubit (tableau 1), et la qualité a été mesurée via un bioanalyseur en utilisant l’électrophorèse sur gel standard46,47. Les concentrations sont exprimées en nanogrammes (tableau 1) dans un volume de 14 μL pour les deux espèces de tiques. Le total moyen de petites concentrations d’ARN provenant des organes d’I. scapularis variait de 45,92 à 6 356 ng. La concentration d’ARN des vésicules d’I. scapularis variait de 72,24 à 2 128 ng. Pour R. microplus, la concentration dans les organes variait de 259 à 2 142 ng et les vésicules de 59,22 à 1 848 ng. Les échantillons ont été normalisés à la même concentration, et leur qualité a ensuite été mesurée à l’aide d’un bioanalyseur (figure 10). Une échelle de référence a été utilisée dans le gel comme marqueur pour l’évaluation de la qualité. L’intégrité, l’intensité et les pics de la bande étaient représentatifs de la dégradation potentielle ou de la concentration totale dans chaque échantillon. Des bandes correspondant à des ARN ribosomiques de 5 s et 5,8 s n’étaient présentes que dans les échantillons d’organes des glandes salivaires (Figure 10, voies A-D) et absentes dans la vésicule des échantillons de glandes salivaires (Figure 10, voies E,F), démontrant les différences dans les profils de petits ARN entre les organes et les vésicules extracellulaires. La dégradation de l’échantillon a été déduite par l’absence de bandes dans le gel; cela signifiait qu’il y avait une dégradation importante de l’échantillon. Il est recommandé de jeter tous les échantillons présentant une dégradation importante.
Pour démontrer la présence d’échantillons de miARN dans les préparations, de petites bibliothèques d’ADNc d’ARN ont été préparées à partir d’échantillons d’ARN qui ont été stockés pendant 3 à 4 mois après l’isolement de petits ARN. Curieusement, une dégradation plus élevée de l’échantillon a été trouvée dans ces échantillons. Les voies A-D et G montraient des signes de dégradation; au contraire, E, F et H-K ont montré une dégradation minimale et une concentration suffisante pour la préparation de la bibliothèque d’ADNc de miARN (figure supplémentaire 1). Un seul échantillon a été dégradé lorsque les échantillons ont été utilisés immédiatement après la purification (figure 10), ce qui suggère que les échantillons de miARN étaient plus sujets à la dégradation une fois qu’ils ont été purifiés des VE. Ainsi, les échantillons E, F, H et I ont été sélectionnés pour l’analyse d’enrichissement. Les astérisques indiquent les tailles de bande d’environ 150 pb, qui étaient les tailles attendues après la préparation de la bibliothèque d’ADNc (Figure 7). Les bandes faibles inférieures indiquent le dimère d’amorce.
Pendant l’isolement du VE, la vitesse et le temps de centrifugation peuvent affecter la concentration finale du VE. Lors du pipetage de la pastille EV dans les colonnes de 300 k, comme mentionné précédemment à l’étape 6.10, un faible volume et une faible vitesse sont essentiels pour empêcher les véhicules électriques de traverser la membrane. Des études antérieures ont montré que 700 μL à 12 000 x g pendant 20 min en utilisant un concentrateur centrifuge différent était suffisant pour séparer correctement les VE des protéines solubles20; cependant, de faibles concentrations de VE ont été affichées dans la NTA à l’aide d’un filtre différent. Ainsi, l’optimisation des filtres et autres matériaux disponibles est essentielle. Lors de la première utilisation des colonnes de 300 k, différents intervalles de vitesse ont été testés pour déterminer lequel donnait la concentration de VE la plus élevée. Le nombre de vésicules perdues pendant la centrifugation a été mesuré par analyse NTA; il a été conclu que des vitesses plus faibles entraînaient une concentration plus élevée des vésicules dans l’écoulement (non montré). Il a été conclu que 500 μL à 6 000-8 000 x g étaient satisfaisants pour isoler les VE. Une fois cela déterminé, ce protocole a été utilisé pour isoler les vésicules d’I. scapularis et de R. microplus. La concentration des vésicules isolées de chaque espèce de tique a été mesurée par NTA (Figure 8). Les concentrations de VE variaient entre 7,07 x 107 et 7,94 x 109 particules/mL. La quantité de VE était corrélée avec les concentrations de miARN, où la plus grande quantité de VE entraînait une concentration plus élevée de miARN extrait.
Figure 1: Seringues sans aiguille de 1 mL chargées d’I. scapularis adulte femelle et recouvertes de gaze stérilisée. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2 : La face dorsale d’une femelle engorgée a été enlevée avec des ciseaux vannas de 4 mm. La femelle a été immergée dans 1x PBS pour empêcher la dessiccation des organes. Les flèches jaunes pointent vers les glandes salivaires exposées. La figure a été prise à un grossissement de 50x avec un objectif haute résolution. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Plaque de culture cellulaire après une incubation de 24 h à 32 °C. La première rangée de puits contient le milieu sans vésicules et les glandes salivaires disséquées. Le reste des puits contient 1x PBS avec rifampicine. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Procédé de préparation d’échantillons pour un cycle d’ultracentrifugation. (A) Une seringue sans aiguille de 10 mL surmontée d’un filtre à seringue de 1 μm. (B) Le surnageant après trois cycles de centrifugation est pipeté dans la seringue. (C) Le reste de la seringue est rempli à 10 mL avec 1x PBS stérilisé. (D) La seringue est recouverte et le surnageant avec 1x PBS est filtré dans le tube ultracentrifuge. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 5: Après 18 h d’ultracentrifugation, une pastille de vésicules extracellulaires se forme au fond du tube ultracentrifugeux. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 6: Un pilon stérilisé est utilisé pour homogénéiser les organes des glandes salivaires et les vésicules extracellulaires. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 7 : Électrophorèse sur gel mesurée via une station de bande affichant les bibliothèques préparées de miARN après une analyse d’enrichissement. Les échantillons prélevés sur les organes des glandes salivaires R. microplus femelles et les VE étaient basés sur une dégradation minimale et une concentration suffisante de miARN pour la synthèse de la bibliothèque d’ADNc. L’échelle (L) montre les points de référence en nucléotides et les marqueurs supérieurs et inférieurs. Les astérisques indiquent les bandes de taille du produit ~150 bp, ce qui signifie les petites bibliothèques d’ADNc à ARN. Les bandes inférieures montrent le dimère d’apprêt. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 8 : Figure représentative de la variation entre les répliques biologiques (A) femelles, (B) mâles et (C) nymphes. L’axe des x indique la taille de l’EV (nm) et l’axe des y indique la concentration de VE (particules/mL). Un test de comparaison bidirectionnel ANOVA et Tukey a montré des différences statistiques (valeur P = < 0,05). Les barres d’erreur représentent l’erreur-type pour tenir compte de la variation. Chaque échantillon contenait 20 tiques avec trois répliques biologiques. Les échantillons ont été enregistrés pendant 60 s, trois fois chacun. La caméra a été réglée au niveau 7 et le seuil de détection au niveau 5. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 9 : Figure représentative de la variation pour tous les réplicats biologiques combinés pour les nymphes (rouge), les femelles (bleu) et les mâles (noir). L’axe des x indique la taille de l’EV (nm) et l’axe des y affiche la concentration de VE (particules/mL). Un test de comparaison bidirectionnel ANOVA et Tukey a montré des différences statistiques (valeur P = < 0,05). Les barres d’erreur représentent l’erreur-type pour tenir compte de la variation. Chaque échantillon contenait 20 tiques avec trois répliques biologiques. Les astérisques symbolisent une différence significative de p < 0,05. Chaque enregistrement a été fait pendant 60 s, trois fois chacun. La caméra a été réglée au niveau 7 et le seuil de détection au niveau 5. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 10 : Un gel représentatif via le bioanalyseur. L’électrophorèse sur gel a été réalisée à l’aide d’une échelle de base comme référence. Une séquence de miARN mature est d’environ 18-22 nt de long, où de faibles bandes sont montrées dans la plage de taille désignée. D’autres petits ARN, tels que les petits ARN nucléaires, les ARN messagers de transfert et les ARN régulateurs, sont également présents dans les échantillons. La taille des petits ARN variait de ~20-150 nt. Les échantillons varient selon les espèces de tiques, les tissus et le sexe. Pour la voie G, un exemple de dégradation de l’échantillon ne montre aucune bande. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure supplémentaire 1 : Une électrophorèse sur gel a été mesurée à l’aide du bioanalyseur, montrant la qualité des miARN extraits des organes des glandes salivaires femelles R. microplus et des VE. L’échelle (L) montre les tailles de référence en nucléotides, où les miARN matures mesurent environ 18-22 nt de longueur. Les voies A-D et G montrent une dégradation, et les voies E, F et H-K montrent une dégradation minimale. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Espèce | Genre | Organe / Vésicule | Concentration de VE | concentration de miARN (ng) |
R. microplus | Femelle | Organe | N/a | 259 |
R. microplus | Femelle | Organe | N/a | 2,142 |
R. microplus | Femelle | Vésicule | 1,64 E+08 | 59.22 |
R. microplus | Femelle | Vésicule | 1,64 E+09 | 1,848 |
I. scapularis | Femelle | Organe | N/a | 45.92 |
I. scapularis | Femelle | Organe | N/a | 6,356 |
I. scapularis | Femelle | Vésicule | 1,73E+08 | 65.66 |
I. scapularis | Femelle | Vésicule | 3.14 E+09 | 2,128 |
Tableau 1 : Un exemple des concentrations de miARN pour les glandes salivaires et les vésicules extracellulaires. La colonne des concentrations de miARN représente les concentrations les plus faibles à les plus élevées pour chaque espèce de tique.
microARN | I. scapularis | I. ricinus | R. microplus | H. longicornis | Références |
miR-8 | Un | P | P | P | 33, 36, 37, 43 |
miR-71 | P | P | P | Un | 33, 36, 37, 43 |
miR-279 | P | Un | Un | P | 33, 36, 37, 43 |
let-7 | Un | P | P | P | 33, 36, 37, 43 |
Tableau 2 : Les miARN conservés chez différentes espèces de tiques. (P) indique que les miARN ont été couramment exprimés ou présents, et (A) signifie que les miARN n’ont pas été couramment exprimés ou détectés.
Type d’échantillon | Nombre de scores >1* | Nombre de scores >4γ | Nombre de conserves | Nombre de romans |
Mâle | 17 | 0 | 48,885 | 23 |
Femelle | 25 | 0 | 48,885 | 21 |
Nymphes | 38 | 0 | 48,885 | 38 |
Tableau 3. Les miARN conservés et uniques ont été détectés dans les VE pour les femelles, les mâles et les nymphes de R. microplus. *score miRNA utilisé pour le profilage. γscore miARN utilisé pour les expériences fonctionnelles.
Tableau supplémentaire 1 : Tableau montrant les résultats du séquençage de nouvelle générationpour les VE mâles R. microplus sécrétés par les glandes salivaires. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Tableau supplémentaire 2 : Tableau montrant les résultats du séquençage de nouvelle générationpour les VE femelles R. microplus sécrétés par les glandes salivaires. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Tableau supplémentaire 3 : Tableau montrant les résultats du séquençage de nouvelle générationpour les VE nymphes R. microplus sécrétés par les glandes salivaires. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau.
Le protocole actuel fournit une méthodologie détaillée pour extraire les miARN des glandes salivaires et des VE. Cependant, il y a des considérations importantes, qui sont toutes détaillées dans les notes pour chaque section de ce protocole. La capsule et le filet en maille doivent être fixés pendant l’alimentation des tiques pour empêcher les tiques de s’échapper. La préparation et la mise en place de la capsule sont décrites dans Koga et al.40. Plusieurs répétitions des dissections de tiques doivent être effectuées si un échantillon inapproprié est jeté. En outre, plusieurs défis peuvent être présents lors de l’utilisation de techniques d’isolement EV à partir de tissu de tique 18,20,43. Par exemple, les tissus doivent être maintenus humides pendant la dissection pour éviter la dessiccation. Cela se fait en ajoutant PBS tout au long de la dissection. Le PBS et les milieux utilisés pour la dissection et la culture des organes doivent être maintenus avec des antibiotiques pour éviter la contamination bactérienne du microbiome des tiques. Ceux-ci devraient inclure des antibiotiques qui ciblent les bactéries Gram négatif et Gram positif, car les deux peuvent être trouvés dans les tissus à tiques60. De même, des précautions doivent être prises pendant la dissection pour diminuer la contamination par les tissus d’autres organes. Ainsi, les dissections doivent être effectuées lentement et, à mesure que l’utilisateur gagne en expérience, davantage de tiques peuvent être disséquées. Enfin, étant donné que les VE sont sécrétés par toutes les cellules, y compris les cellules infectées par des agents pathogènes, les études sur les tiques menant l’isolement des VE doivent utiliser des milieux et des tampons sans VE pour éviter la contamination croisée des VE25,61.
Néanmoins, ce protocole permet de réduire le nombre de tiques nécessaires à la production de veaux salivaires pour les tiques. Les protocoles précédents nécessitaient la salivation d’un nombre significativement plus important de tiques. Par exemple, les miARN sécrétés dans les VE salivaires chez Haemaphysalis longicornis nécessitaient la salivation de 2 000 tiques adultes43. Cela peut être extrêmement coûteux pour les laboratoires qui n’ont pas la capacité d’élever des tiques. De même, les tissus d’Amblyomma maculatum utilisés pour l’isolement ev ont été partiellement congelés avant l’isolement et traités avec 75 U/mL de collagénase de type 3, ce qui pourrait affecter l’authenticité de la sécrétionEV 19. De plus, ces études ont nécessité 80 à 100 paires de glandes salivaires18.
Comparativement, ce protocole peut être appliqué à plusieurs espèces de tiques et exige un faible nombre de tiques pour isoler les VE et extraire des miARN conservés et nouveaux (tableau 2)33,36,37,43. Les concentrations de miARN variaient considérablement, mais elles étaient suffisantes pour le séquençage de prochaine génération (tableau 3 et tableaux supplémentaires 1 à 3). Ce protocole peut être ajusté pour s’adapter à un échantillon de plus grande taille si des concentrations plus élevées de miARN sont nécessaires. En outre, les matériaux utilisés dans ce protocole sont substituables en fonction de la disponibilité des matériaux. Toutefois, les volumes d’échantillons et la vitesse de centrifugation doivent être ajustés en suivant les instructions du fabricant pour les kits et les colonnes utilisés.
Un inconvénient de cette méthode est que les miARN et les VE peuvent facilement se dégrader tout au long des étapes d’extraction et d’isolement. Par conséquent, le protocole doit être accompli rapidement et efficacement. Lorsqu’ils sont indiqués, les échantillons doivent être conservés sur de la glace et l’extraction du miARN doit être effectuée dans un environnement stérilisé. De plus, un traitement à la RNase peut être effectué sur les VE isolés pour éliminer les gros ARN attachés à la membrane EV. Cela peut empêcher les gros ARN de contaminer l’échantillon lors des extractions de miARN. Enfin, l’ajout d’un inhibiteur de l’ARNi à l’échantillon de miARN après isolement des VE ou des organes est une mesure préventive importante pour la dégradation. Ce protocole peut être modifié et appliqué parallèlement aux objectifs de l’expérience en cours.
Les applications futures de ce protocole pourraient inclure l’étude des interactions pathogènes-vecteurs pour comprendre comment les agents pathogènes affectent le miARN et d’autres cargaisons génomiques dans les VE salivaires des tiques. De même, ce protocole peut définir des protéines et des processus cellulaires spécifiques impliqués dans l’emballage des miARN dans les VE des tiques, et l’effet spécifique de ces VE et miARN sur la cicatrisation des plaies et les réponses immunitaires. En raison de la résistance croissante des tiques aux acaricides, il existe un besoin désespéré de méthodes de contrôle uniques. Les véhicules électriques ont le potentiel d’une méthode de contrôle alternative par rapport aux acaricides. Les véhicules électriques peuvent être utilisés comme nanotransporteurs dans des applications thérapeutiques 18,23,61. Chez l’homme, les VE transportant des miARN ont été utilisés pour supprimer la croissance tumorale pendant l’immunothérapie du cancer62,63. De même, chez les tiques, les VE peuvent être porteurs de miARN génétiquement modifiés dont il a été démontré qu’ils affectent les fonctions biologiques vitales des tiques et la transmission d’agents pathogènes 36,57,64. L’orientation future est d’utiliser ce protocole pour déterminer les profils de miARN de plusieurs espèces de tiques afin d’identifier les miARN d’intérêt pour les études fonctionnelles.
Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
Nous sommes très reconnaissants de l’aide du Cattle Fever Tick Laboratory à Edinburg, au Texas. Nous tenons à remercier Michael Moses, Jason Tidwell, James Hellums, Cesario Agado et Homer Vasquez. Nous tenons également à remercier Sarah Sharpton, Elizabeth Lohstroh, Amy Filip, Kelsey Johnson, Kelli Kochcan, Andrew Hillhouse, Charluz Arocho Rosario et Stephanie Guzman Valencia tout au long du projet. Nous tenons à remercier le Texas A&M Aggie Women in Entomology (AWE) Writing Group pour son aide et ses conseils lors de la rédaction de ce manuscrit. Les réactifs suivants ont été fournis par les Centers for Disease Control and Prevention pour distribution par BEI Resources, NIAID, NIH: Ixodes scapularis Adult (Live), NR-42510. Des tiques femelles I. scapularis ont également été reçues du Tick Rearing Facility de l’Oklahoma State University. Ce projet a été financé par texas a &M University T3: triades pour la subvention de transformation et l’accord de coopération n ° 58-3094-1-003 par l’USDA-ARS à AOC.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.22 µm syringe filter | GenClone | 25-240 | |
1 µm nylon syringe filter | Tisch Scientific | 283129028 | |
1 inch black adhesive | Amazon | B00FQ937NM | Capsule |
10 mL needeless syringe | Exelint | 26265 | |
3' and 5' Adapters | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
4 mm vannas scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid | Sigma-Aldrich | 1.1523 | |
70Ti rotor | Beckman Coulter | 337922 | |
Amphotericin | Corning | 30-003-CF | |
Beads | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
Bioanalyzer | Agilent | G2939BA | |
Bioanalyzer kit | Agilent | 5067-1513 | |
Centrifuge 5425 | Eppendorf | ||
Chloroform | Macron | UN1888 | |
Cyverse Discovery Enviornment | https://cyverse.org/discovery-environment | ||
Dissecting microscope | Nikon | SMZ745 | |
Double-sideded carpet tape | amazon | 286373 | |
Falcon Tubes, 50 mL | VWR | 21008-940 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | FBS-02-0050 | |
fine forceps | Excelta | 5-S-SE | |
Foamies, 2 mm | Amazon | B004M5QGBQ | Capsule |
Isoflurane | Phoenix Pharmaceuticals manfactured | 193.33165.3 | |
Ixodes scaplaris | CDC, Oklahoma State University | ||
L15C300 medium | In-lab | ||
lipoprotein-cholesterol concentrate | MPI | 02191476-CF | |
Microscope slide | VWR | 10118-596 | |
miRDeep2 | https://github.com/rajewsky-lab/mirdeep2 | ||
M-MuLV Reverse Transcriptase | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
molecular grade ethanol | Fischer Bioreagents | UN1170 | |
multi-well 24 well tissue culture treated plate | Corning | 353047 | |
Nanopaticle Tracking Analyzer machine | Malvern Panalytical | ||
Nanosep with 300K Omega filter | Pall Corporation | OD3003C33 | |
NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit v3 | PerkinElmer | ||
NextSeq 500/550 High Output Kit (75 cycles) | Illumina | 20024906 | |
Optima XPN 90 Ultracentrifuge | Beckman Coulter | ||
Penicillin | Thermofischer Scientific | ICN19453780 | |
Pippettes | Ependorff | ||
polycarbonate centrifuge bottle | Beckman Coulter | 355618 | |
Qiagen miRNeasy kit | Qiagen | 217084 | |
QIAzol lysis reagent | Qiagen | 79306 | |
Qubit | Thermofisher | Q32880 | |
Qubit kit | Thermofisher | Q10212 | |
Rabbits | Charles River | ||
Reverse Universal Primer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
Rhipicephalus microplus | Cattle Fever Tick Research Labratoty | ||
Rifampicin | Fischer Bioreagents | 215544 | |
RNAlater | Invitrogen | 833280 | |
RNAse free tubes | VWR | 87003294 | |
RNAse inhibitor | Thermo Fischer | 11111729 | |
RNAse/DNAse free water | Qiagen | 217084 | |
RNeasy Minelute spin column | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
RPE Buffer | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
RT Buffer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-seq kit |
RT Forward Primer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-seq kit |
RTE Buffer | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S6014-25G | |
Sorvall ST16 | Thermo Fischer | 75004380 | |
Sterilized Gauze sponges | Covidien | 2187 | |
Sterilized PBS | Sigma | RNBK0694 | |
streptomycin | thermofischer Scientific | 15240062 | |
TapeStation | Aligent | G2991BA | |
Tear Mender Instant Fabric and Leather Adhesive | Amazon | 7.42836E+11 | Capsule |
Tissue Adhesive | 3M VetBond | ||
Triple Antibiotics | dechra | 17033-122-75 | |
Tryptose phosphate broth | BD | BD 260300 |
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