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Descriviamo un protocollo di PCR in tempo reale al profilo microRNA nel fluido cerebrospinale (CSF). Con l'eccezione di protocolli di estrazione di RNA, la procedura può essere estesa a RNA estratto da altri fluidi corporei, cellule coltivate, ei campioni di tessuto.
MicroRNA (miRNA) costituiscono uno strato potente di regolazione genica guidando RISC a bersaglio siti posizionati su mRNA e, di conseguenza, modulando la loro repressione traduzionale. Cambiamenti nell'espressione miRNA hanno dimostrato di essere coinvolti nello sviluppo di tutte le principali malattie complesse. Inoltre, recenti scoperte hanno mostrato che i miRNAs possono essere secrete nell'ambiente extracellulare ed entrano nel flusso sanguigno e altri fluidi corporei dove possono circolare con elevata stabilità. La funzione di tale microRNA circolanti rimane in gran parte sfuggente, ma approcci sistematici ad alto rendimento, come miRNA array profiling, hanno portato all'identificazione di firme miRNA in diverse condizioni patologiche, tra cui le malattie neurodegenerative e alcuni tipi di tumori. In questo contesto, l'identificazione di miRNA profilo di espressione nel fluido cerebrospinale, come riportato nel nostro studio recente, rende miRNA candidati interessanti per analisi biomarker. _content "> Ci sono diversi strumenti disponibili per il profiling microRNA, come microarrays, quantitativa real-time PCR (qPCR), e sequenziamento profondo. Qui, descriviamo un metodo sensibile al profilo microRNA nel fluido cerebrospinale dal quantitativa real-time PCR. noi utilizzato i pannelli umani Exiqon microRNA pronti per l'uso PCR I e II V2.R, che consente il rilevamento di 742 unici microRNA umani. Abbiamo eseguito gli array in un parchetto in triplicato e abbiamo elaborato e analizzato i dati utilizzando il software GenEx Professional 5.
Usando questo protocollo, abbiamo profilato successo microRNA in vari tipi di linee cellulari e cellule primarie, CSF, plasma e tessuti inclusi in paraffina fissati in formalina.
MicroRNAs appartengono alla famiglia di piccole dimensioni (21-23 nt in lunghezza) RNA non codificanti che regolano l'espressione genica post-trascrizionale. microRNA possono essere secreti nello spazio extracellulare dove sembrano essere relativamente stabile. Mentre determinare cambiamenti nell'espressione miRNA può essere un passo importante verso l'identificazione di biomarcatori, eseguire profili miRNA e gestire una grande quantità di dati può essere intimidatorio.
Qui, descriviamo un protocollo per determinare cambiamenti nell'espressione miRNA nel liquido cerebrospinale (applicabile ad altri fluidi corporei) da un tempo reale sensibili PCR. Noi descriviamo anche l'uso di software per l'analisi dei dati, compresa l'analisi statistica e rappresentazione grafica dei risultati. L'intera procedura è relativamente semplice e lineare e, a seconda del numero di campioni da analizzare e il numero di macchine di PCR in tempo reale disponibili, anche relativamente veloce. La parte sperimentale richiede precisione nella movimentazioneRNA e pipettaggio in piastre da 384 pozzetti, mentre la sezione di analisi dei dati utilizzando GenEx richiede alcune conoscenze di base in informatica e statistica.
Il protocollo che segue descrive la procedura standard per isolare RNA da CSF e di profilo microRNA utilizzando piastre PCR pronti. Si noti che l'estrazione fase organica è facoltativo, e che un RNA carrier viene aggiunta al campione durante l'estrazione garantire massimo recupero di RNA. Di conseguenza, non vi è alcuna necessità di quantificare l'RNA.
Nel complesso, una media di 6-8 piastre può essere eseguito in un giorno se il cDNA viene sintetizzato il giorno prima (circa 2 ore). L'analisi dei dati viene eseguita quando tutti i campioni sono stati profilato e caricato nel software. A seconda del numero di campioni / gruppi o loro combinazione per il confronto, l'analisi dei dati può richiedere da una a diverse ore.
1. RNA Estrazione
L'estrazione di RNA è stata eseguita da campioni di CSF, congelati a -80 ° C in aliquote fino all'analisi. Per questa procedura è stato utilizzato il kit di isolamento Mirvana Parigi, seguendo strumento del produttoreZIONI per l'isolamento di RNA totale. Si prega di notare che, sebbene l'arricchimento per le piccole specie di RNA è possibile con questo kit, questo passaggio non è stato fatto e la procedura di estrazione RNA è conclusa dopo la fase di totale isolamento di RNA. Inoltre, sebbene il kit di isolamento Mirvana Parigi (come altri kit di isolamento dell'RNA disponibili in commercio) non richiede estrazione organico, un protocollo per questa procedura sono disponibili sotto.
Il protocollo per l'estrazione dell'RNA consiste di due fasi:
1.1. Estrazione biologico (non necessario se si utilizza Mirvana Parigi kit di estrazione RNA)
1.2.2. Isolamento RNA totale
1.1. Estrazione Organic
1.1.1. Preparare i reagenti
1.1.2. Preparare il CSF
1.2. Isolamento dell'RNA
Si raccomanda di avere un banco dedicato, set di pipette e rastrelliere per la gestione di campioni di RNA. L'area di lavoro e gli strumenti sono decontaminati mediante RNasi Zap spray e salviette prima di ogni esperimento.
1.2.1. Preparare i reagenti:
1.2.2. Isolamento RNA totale
2. miRNA Profilo: qRT-PCR Protocol
Il protocollo per miRNA profiling consiste di due fasi:
2.1. First-strand sintesi del DNA
2.1.1. Diluire stampo di RNA
2.1.2. Preparare i reagenti
2.1.3. Configurazione inversa reazione di trascrizione
Reagente | Panel I Volume (ml) | Panel I + II Volume (ml) |
Tampone di reazione 5x | 4.4 | 8.8 |
Acqua nucleasi libero | 9.9 | 19.8 |
Mix enzimatico | 2.2 | 4.4 |
UniSp6 RNA Spike-in template | 1.1 | 2.2 |
Template RNA totale (5 ng / ml) | 4.4 | 8.8 |
Volume totale | 22 | 44 |
2.1.4. Mescolare e far girare i reagenti
2.1.5. Incubare e inattivare a caldo
2.2.1. Preparare i reagenti per Real-time PCR
2.2.2. Combina SYBR Green Master Mix, acqua e cDNA e aggiungere piastre PCR
La seguente procedura è consigliata per evitare basse concentrazioni di cDNA di aderire alla superficie del tubo:
2.2.3. Real-Time PCR
Eseguire real-time PCR amplificazione e analisi della curva di melting secondo i parametri descritti nella tabella 2.
Fase del processo | Impostazioni, Roche LC480 |
Polymerase Attivazione / denaturazione | 95 ° C, 10 min |
Amplificazione | 45 cicli di amplificazione a 95 ° C, 10 sec 60 ° C, 1 min Ramp-rate 1,6 ° C / sec Lettura ottica |
Melting analisi della curva | Sì |
Tabella 2. In tempo reale le condizioni del ciclo di PCR utilizzando la Roche LightCycler 480.
2.3. Analisi in tempo reale dei dati di PCR
In tempo reale analisi dei dati PCR è fatto con l'Exiqon GenEx Professional 5.0, a seguito di tha raccomandato istruzioni. Il manuale GenEx step-by-step può essere scaricato all'indirizzo http://www.exiqon.com/ls/Documents/Scientific/Exiqon-data-analysis-guide.pdf
L'analisi dei dati è costituito da tre fasi:
2.3.1. Importazione di dati
2.3.2. Pre-elaborazione dei dati
2.3.3. Analisi statistica
Software GenEx consente una vasta gamma di analisi statistiche, incluse T-test e ANOVA.
2.3.4. Profili di espressione
I microRNA e campioni possono essere classificati, raggruppati e visualizzati sul calore mappe e dendrogrammi, come segue
I risultati di questo studio sono stati pubblicati in precedenza 1. Figura 1 mostra i risultati dell'analisi dei microRNA riferimento candidati usando l'applicazione di geNorm. Di conseguenza, due microRNA, miR-622 e miR-1266, sono stati identificati i geni di riferimento e sono stati usati per normalizzare i valori di miRNA.
Per lo studio QCS avevamo tre gruppi di campioni: da HIV (n = 10), HIVE (n = 4), e l'HIV +, senza encefalite (HIV +, n = 5). I due gruppi, HIVE e HIV +, sono stati confrontati con il controllo di HIV-gruppo. Dopo l'analisi statistica (punto 2.3.3) livelli di espressione di undici microRNA è stato trovato statisticamente significativo 1. Figura 2 rappresenta un diagramma a riquadri di queste undici microRNA, miR-1203-1224-3p, -182 *,-19b-2 *, -204,-362-5p, -484, -720, -744 *, -934, -937 e. Ogni colonna mostra la distribuzione dei dati attraverso dei campioni all'interno del gruppo (verde per la HIVE e rosso per HIV +, senza mentophalitis). Whiskers indicano la mediana, il 1 ° (Q1) e 3 ° (Q3) quartile, e il massimo e nonoutliers minimi.
Figura 1. Barra grafica mostra i risultati di applicazione geNorm all'interno GenEx. Dieci microRNA sono stati analizzati come possibili geni di riferimento ei risultati indicano miR-622 e miR-1266 (barre rosse) come i miRNA più stabilmente espresse. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 2. Box plot che mostra la distribuzione dei dati fo di ciascuna delle undici miRNA all'interno dei gruppi di HIVE (verde) e HIV + senza encefalite (HIV +, rosso). I baffi in ogni colonna indicano la mediana, 1 ° (Q1, parte inferiore della scatola) e 3 ° (Q3, top della scatola) quartili, i valori massimi e minimi che sono nonoutliers (linee nere). Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
MicroRNA sono piccoli RNA non codificanti che regolano l'espressione genica inibendo la traduzione e / o la promozione di degradazione dell'mRNA 2. Grazie alla loro elevata stabilità in condizioni cell-free, microRNA sono stati rilevati in molti fluidi corporei. Inoltre, il profilo di espressione dei microRNA distinta è stata correlata con la fase e / o la progressione in una varietà di tumori umani 3-9.
Ci sono diversi strumenti a disposizione al profilo microRNA, compresi gli array di chip classiche o le più recenti tecnologie di sequenziamento profondo. Tuttavia, abbiamo deciso di utilizzare una piattaforma altamente sensibile qPCR 10, 11, che ha l'ulteriore vantaggio di richiedere minima quantità di RNA. Il protocollo miRCURY LNA universale RT microRNA PCR è ottimizzato per utilizzare 20 ng RNA totale per 20 microlitri di cDNA reazione di sintesi, 40 ng per l'allineamento completo di due pannelli. Avere la possibilità di utilizzare piccole quantità di RNA è molto importante quando si tratta di valuabl e di campioni clinici difficili da ottenere come CSF o inclusi in paraffina tessuti fissati in formalina 1. È importante sottolineare che, utilizzando piccole quantità di RNA minimizzare la concentrazione di possibili inibitori presenti nel campione. Fuori range valori Ct per il picco-in probabilmente indicare la presenza di alcuni inibitori nel campione. Sonde Spike-in possono essere acquistati separatamente per testare i campioni per la presenza di inibitori prima di miRNA profiling. Per questa prova, singolo tempo reale PCR vengono eseguite utilizzando concentrazioni crescenti di RNA (se ng o microlitri).
Nel presente protocollo, si segnala l'estrazione fase organica prima di isolamento dell'RNA. Va notato che molti nuovi kit di estrazione di RNA non richiedono questa procedura. Per esempio, abbiamo profilato successo miRNA plasma utilizzando i miRCURY RNA kit di isolamento biofluids per l'estrazione dell'RNA direttamente da 200 ml di plasma (dati non riportati), senza estrazione fenolo / cloroformio.
_content "> In generale, è importante progettare l'esperimento in anticipo al fine di determinare il corretto numero di repliche necessarie per ottenere risultati statisticamente significativi. Le repliche può dipendere dal numero di campioni da analizzare e può dipendere dal variazioni nei campioni o gruppo di campioni. Per il nostro studio, per il quale abbiamo utilizzato un numero relativamente basso di campioni, 20 in totale, abbiamo deciso di istituire la reazione di sintesi del DNA in triplicato. Consulting con un biostatistico prima di impostare gli esperimenti possono essere una scelta saggia ed è altamente raccomandato.Definizione del C t tagliato valore è importante e dipende dal tipo di campioni, per miRNA altamente espressi può essere impostato tra 25-35, ma per miRNA espressi basse, come i nostri campioni di LCR, può essere superiore. Un altro punto critico quando si tratta di analisi dei dati è la scelta del gene di riferimento (s). Per alcuni dati solidi (come miRNA profilatura in cellule in coltura) agnormalizzazione lobal, che rappresenta la C t media di tutti i campioni, può essere utilizzato. Tuttavia, questo non è un'opzione per campioni come CSF che presentano variazioni. Allo stesso modo, non abbiamo potuto utilizzare come geni di riferimento quei miRNA che sono generalmente considerati invariati nei fluidi corporei. Invece, abbiamo selezionato tutti i miRNA che hanno mostrato simile C t in tutti i campioni, tra cui repliche, e corremmo l'analisi geNorm disponibile in GenEx (Figura 1). I risultati hanno indicato miR-1266 e miR-622 come il meno miRNA variamente espresse e sono stati utilizzati come geni di riferimento. Confronto dell'espressione di miRNA tra gruppi può essere determinata utilizzando lo strumento quantificazione relativa in GenEx, che segue la formula standard 2 - (Ct-Ctrel). Infine, i risultati possono essere visualizzati come sugli calore diagrammi, barre grafiche o altri tipi di trame, come la trama casella in Figura 2. Altri tipi di visualizzazione disponibili in GenEx includono clustering gerarchico,Self-Organized Map (SOM), e Principal Component Analysis (PCA). Oltre alla miRNA, il software GenEx può essere utilizzato per l'analisi di altri tipi di matrici come lunghi RNA non codificanti (lncRNAs) profilatura. Il layout piastra può essere importato in formato excel e dati possono essere gestiti come descritto per l'analisi miRNA. Infatti, abbiamo profilato lncRNAs da topo primarie di neuroni corticali embrionali utilizzando il kit di isolamento Mirvana miRNA come descritto nei passaggi precedenti e abbiamo analizzato i dati utilizzando GenEx (risultati non pubblicati).
In sintesi, abbiamo descritto un protocollo al profilo microRNA nel fluido cerebrospinale. Con alcune modifiche relative a estrazione di RNA, questa procedura può essere adattato al profilo miRNAs in altri fluidi corporei e / o altri tipi di tessuti. Si noti che nella procedura qui descritta, una fase di estrazione organica viene eseguita prima dell'isolamento dell'RNA. In generale, questo non è necessario con i kit disponibili in commercio, come la ext Mirvana Parigikit raction. Inoltre, durante l'estrazione di RNA da fluidi corporei e un RNA carrier è aggiunto ai campioni non è necessario quantificare l'RNA e 2-8 microlitri RNA sono sottoposti a sintesi di cDNA. Dalla nostra esperienza e considerando gli alti costi legati a questo tipo di esperimenti, si consiglia di testare alcuni campioni prima, e poi di consulenza con un esperto di statistica per il numero di campioni / repliche da profilati in modo da ottenere risultati statisticamente significativi.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Il progetto descritto è stato supportato da Award numero R01MH079751 (PI: F. Peruzzi) del National Institute of Mental Health. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiali dell'Istituto Nazionale di Salute Mentale o il National Institute of Health.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Table 3. List of equipment. | |||
Finnpipette Novus Multichannel Pipetter | Thermo Scientific | HH05279 | |
Finntip Pipette Tips | Thermo Scientific | 9400613 | |
Thermal Cycler C1000 | Biorad | ||
0.2 ml Low Profile, Clear PCR tubes | Biorad | TLS0801 | |
Flat Cap Strips | Biorad | TLS0803 | |
LightCycler 480 Real-Time PCR System | Roche | ||
LightCycler 480 Sealing Foil | Roche | 04 729 757 001 | |
Refrigerated Centrifuge 5804R | Eppendorf | ||
Swing-bucket Rotor, 4-place | Eppendorf | A-4-44 | |
Bench-Top Mini Centrifuge | Fisher | 05-090-100 | |
Bench-Top Vortex | Fisher | ||
1.5 ml Microcentrifuge Tubes, Sterilized | Fisher | 02-681-5 | |
Matrix Reagent Reservoir, 25 ml | Thermo Scientific | 8093 | |
Thermomixer Confort | Eppendorf | ||
Bench-Top Mini Centrifuge Sigma 1-15 | Sigma | ||
Bench-Top Vortex | Velp Scientifica | F202A0173 | |
Table 4. List of reagents. | |||
Universal c-DNA synthesis kit, 16-32 rxns | Exiqon | 203300 | |
SYBR Green master mix, Universal RT, 25 ml | Exiqon | 203400 | |
Ultrapure Distilled Water Dnase, Rnase free | Invitrogen | 10977-015 | |
MicroRNA Ready to use PCR Human Panels (I+II) V2.R | Exiqon | 203608 | |
mirVana miRNA isolation Kit, 40 isolations | Ambion | AM1556 | |
MS2 RNA carrier | Roche Applied Science | 10165948001 | |
2-mercaptoethanol 98% | Sigma Aldrich | M3148-25ml | |
Ethanol 100% | Carlo Erba | 64-17-5 | |
Nuclease free water | Qiagen | 1039480 | |
RNAse Zap | Ambion | AM9780 |
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