Method Article
The goal of this protocol is to use laser-capture micro-dissection as an effective method to isolate pure populations of cell types from heterogeneous prostate tissues for downstream RNA analysis.
The prostate gland contains a heterogeneous milieu of stromal, epithelial, neuroendocrine and immune cell types. Healthy prostate is comprised of fibromuscular stroma surrounding discrete epithelial-lined secretory lumens and a very small population of immune and neuroendocrine cells. In contrast, areas of prostate cancer have increased dysplastic luminal epithelium with greatly reduced or absent stromal population. Given the profound difference between stromal and epithelial cell types, it is imperative to separate the cell types for any type of downstream molecular analysis. Despite this knowledge, the bulk of gene expression studies compare benign prostate to cancer without micro-dissection, leading to stromal bias in the benign samples. Laser-capture micro-dissection (LCM) is an effective method to physically separate different cell types from a specimen section. The goal of this protocol is to show that RNA can be successfully isolated from LCM-collected human prostatic epithelium and used for downstream gene expression studies such as RT-qPCR and RNAseq.
전립선은 주로 평활근 1로 구성 fibromuscular 기질에 둘러싸여 샘 꽈리에 배치 분비 상피 세포로 구성된 이종 조직이다. 기저 세포 분비 세포, 신경 내분비 세포, 중계 증폭 세포 및 줄기 세포 2 : 상피 구획 다섯 다르지만 조직 유형의 세포로 구성된다. 내강 상피 세포로부터 발생 전립선 암 (PCA)에있어서, 선암 성장 기질 구획 (3)의 점진적인 하락 분명시킨다. 이러한 이유로, 조직 표본은 PCA의 정도에 기초하여 기질과 상피 세포 유형의 비율 뚜렷한 차이가있을 것이다. 이러한 차이는 원하는 세포 유형의 미세 절제에 관계없이 전체 조직에서 얻은 유전자 발현 데이터의 바이어스 된 가정을 초래할 수있다. 따라서, 이러한 바이어스를 제거하는 것이 종래 RNA 추출 및 세포 유형을 분리하는 것이 필수적이다유전자 발현 분석.
Macrodissection 미세 절제 또는 물리적 주변 기질 4 -6에서 잘 특성화 상피 영역을 분리하기 위해 사용될 수있다. Macrodissection는 일반적으로 해부 현미경 면도날으로 수행하고 큰 PCA는 기질에서 결절 분리 잘 작동하지만, 기질 주변에서 양성 상피를 제거 할 수 없습니다 (그림 1에서 양성 전립선 조직 검사의 예를 참조). 레이저 (LCM)와 미세 절제는 macrodissection보다 훨씬 더 많은 노동 집약적이지만, 매우 정확하게 양성 상피 (4)를 해부 할 수 있습니다.
우리의 실험실에서 최근 출판물은 RNA가 성공적으로 포르말린 고정 파라핀 (FFPE) 조직 검사 또는 냉동 조직 4,7-9 중 하나에서 LCM에 의해 추출 될 수 있음을 보여 주었다. LCM-RNA 추출의 주요 과제는 R 1)을 정확하게 조직의 원하는 부분을 해부하고, 2) 보존하려면LCM 및 분리 공정 4,10 동안 NA의 무결성. 순수한 세포 집단에서 분리 된 RNA는 정량적 역전사 PCR (RT-qPCR에) 7,8, 마이크로 어레이 (11), 및 깊은 -sequencing 12-14 포함한 여러 방법에 의해 유전자 발현 분석을 위해 사용될 수있다.
이 프로토콜의 목적은 하류 유전자의 발현 분석을 위해 냉동 된 조직으로부터의 LCM 전립선 상피 세포에서 총 RNA를 분리하는 것이다.
이 실험에 사용 된 모든 인체 조직은 시카고 일리노이 대학의 임상 시험 심사위원회의 승인을 프로토콜 및 / 또는 면제를 통해 인수했다.
1. 제 냉동 전립선 PEN-슬라이드에와 충전 유리 슬라이드에
2. 헤 마톡 실린 및 에오신-Y (H & E) 조직 학적 마크 업에 대한 얼룩
참고 :이 충전 된 유리 슬라이드에 조직과하지 LCM의 PEN 프레임 슬라이드의 경우.
PEN 프레임 슬라이드 3. 톨루이딘 블루 염색
참고 : 목을LCM과 같은 날을 수행한다. 모든 솔루션을 depcH 2 O 물을 사용합니다. 의 RNase가없는 지역의 모든 단계를 완료합니다. 모든 coplins이 된 RNase-오염 제거 용액으로 세척해야합니다.
4. 레이저 캡처 마이크로 해부 (LCM)
필 5. 전체 RNA를 분리터 기반 키트 및 품질 분석
6. 유전자 발현 분석
참고 : (의 mRNA와 lncRNAs 등) 긴 RNA 종의 유전자 발현하는 것은 단계 6.1과 짧은 RNA 종 (마이크로 RNA 등)에 표시됩니다 단계 6.2에 표시됩니다. 다른 키트는 RT-qPCR에 사용할 수 있습니다 필요한 RNA의 양이 (10 NG로 적게) 키트에 따라 다릅니다. RNA 서열 분석은 6.3에 기재되어있다.
이전 연구에서 우리는 동일한 환자 (4)로부터 냉동 FFPE 전립선 조직에서의 mRNA 및 마이크로 RNA의 RT-qPCR에 의해 발현 프로파일을 비교하는 상피 및 간질 조직을 수집하는 LCM의 사용을 설명했다. LCM은 RNA의 다량 차세대 염기 서열 분석을 위해 수집하는 경우 특히, 시간 소모적이다. 따라서, 작업 공간을 유지하는 것이 중요하며 툴 무연의 RNase. 그것은 (다음 단락에서 자세히 설명) 수집 RNA의 질 및 세포 특이성 제어를 검사하는 것을 권장합니다.도 1은 전과 레이저 캡처 양성 상피 후 현미경 PEN 프레임 슬라이드 염색 전립선 단면을 도시 .
샘플이 수집되어 RNA 신중 추출되면, 표 1에 나타낸 바와 같이 RNA의 질과 양을 평가하는 것이 중요하다. 이것은 낮은 260/280 nm의 비율을 관찰하는 것은 드문 일이 아니다. RNA를합니다 집중260/280 nm의 비율을 향상시킬뿐만 아니라 작은 RNA 종의 손실을 초래할 수있다. 품질 관리에 더하여, 그것은 조직 (- C도 1b)의 레이저 캡쳐 영역의 특이성을 확인하기 위해 세포 유형 특정 제어를 조사하는 것이 중요하다. 예를 들어,도 1b에 AMACR 유전자의 발현은 정상 상피 조직에 비해 전립선 암 상피 조직을 확인하는 측정 ,. 도 1C에 NKX3.1의 발현은 LCM 수집 된 샘플에서 기질의 유무를 확인했다. 시료에서 RNA의 품질도 알려진, 양질 RNA의 RNA에 compareed 수있다. RNA 추출 길고 작은 RNA (표 2)의 품질을 확인하는 일차 배양 상피 세포로부터 수집로 LCM-collected- 조직에서 분리 된 RNA를위한 RT-qPCR에 코네티컷 값이 동일한 범위에있다. 마지막으로, 표 3은 이러한 RNA 차세대 RNA의 sequenci 충분한 품질 인 것을 나타낸다NG.
그림 1 : 레이저 캡처 마이크로 해부에 의해 인간의 전립선에서 양성 상피 세포, 전립선 암 상피 세포와 기질의 컬렉션 전 및 양성 상피의 LCM 수집 후 톨루이딘 블루 염색 (A) 전립선 조직 검사.. (나 - C) 45 명에서 LCM에 의해 수집 된 조직은 세포의 정체성 (7)의 해당 유전자 마커를 표현한다. (B) AMACR 전립선 암의 마커 및 암 조직에서만 검출 가능하다. (C) NKX3.1는 상피 세포의 마커 및 간질 조직에서 검출되지 않습니다. 이 그림은 Giangreco 등., JSBMB 2015 7에서 수정됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1 : LCM 렉트 전립선 조직으로부터 RNA의 질과 양.
표 2 : RT-qPCR에 LCM 수집 전립선 양성 상피에서.
표 3 : LCM-수집 된 전립선 조직에서 RNAseq.
표본에서 인간 유전자 발현 프로파일 링이 가능 품질 또는 조직의 수량뿐만 아니라, 주어진 조직 표본에 존재하는 다양한 조직 학적 엔티티뿐만 아니라, 도전 일 수있다. 이것은 양성 조직은 주로 간질 조직 및 암 영역이다 기질 결여 된 전립선에 특히 도전적이다. LCM은 두 개의 서로 다른 유형의 세포 (도 1A)의 더 정확한 서명 전립선 상피와 기질 RNA의 물리적 분리를 용이하게한다. macrodissection 또는 전체 조직 처리에 비해, LCM 양성 조직에서 세포 구획을 구분하지만, 훨씬 더 많은 비용과 노동 집약적 인 할 수 있습니다.
어떤 기술에 가능한 함정이있다. 예를 들어, RNA 품질은 초기 표본 조달시 또는 LCM 및 추출 절차를 수행하는 동안 부분적으로 성능이 저하 될 수 있습니다. 첫 번째 경우, 유전자 발현이 상이한 짧은 AMPL 측정을 달성 할 수있다qPCR에 의한 아이콘. 두 번째 경우에는, 모든 도구와 재료의 RNase 꼼꼼한 프리 처리가 RNA 분해뿐만 아니라 조직 섹션의 신중한 취급 및 처리를 방지하기 위해주의해야한다. 또한, 미만 90 분에 하나의 슬라이드에 소요되는 시간을 제한하는 것은 수집 과정에서 RNA의 품질을 유지합니다. LCM 기술의 가장 큰 한계는 LCM 기기에 액세스하고 LCM을 수행하는데 필요한 노동이다.
레이저 캡처 미세 절제 현미경의 여러 종류가 있습니다. 이 프로토콜은 아래 모음 캡에 떨어지는 영역을 에워하기 위해 레이저를 사용하는 LCM의 사용에 대해 설명합니다. LCM이 유형의 분리 된 수집 영역을 포함 다세포 전립선 조직에서 상피 및 간질의 분리에 이상적이지만, LCM이 종류의 조직으로부터 분리 한 개인 세포에 적합하지 않다. 예를 들어,이 프로토콜은 상주 식세포를 수집하는 데 사용되어서는 안된다S, 신경 내분비 세포 또는 종종 하나의 세포와 같은 존재 침투 림프구. 이러한 다른 종류의 세포 분리를 용이하게하는 캡 막, 상 조직으로부터 단일 세포를 "촬영"으로 레이저를 이용하는 다른 LCM 악기 및 방법이있다.
철저한 품질 관리와 RNA의 특성을 간과 할 수 없습니다. 260 nm에서 흡광도를 RT-qPCR의 과정 (표 1)에 대한 RNA를 정량화하기 적합하지만, RNA 시퀀싱을보다 정확하게 염료 계 방법을위한 RNA를 정량화한다. RT-qPCR에 분석의 또 다른 중요한 문제는 잔여 DNA 오염의 잠재적 인 편견을 방지하는 것입니다. 이것은 인트론 걸쳐 프라이머를 사용하여 수행 할 수있다. 이 가정부 유전자 발현이 높은 환자 이질성 따라서 여러 가정부 유전자의 사용도 제안되고, 우리는 일반적으로 세 4,7-9 다섯에 사용 (그림 1B - C와 표 2).
유전자 발현 프로파일 링 방법의 선택은 또한 하나의 취득 및 비교하고자하는 데이터의 종류에 수집 된 RNA의 양에 기초하지 않는다. 정규 RT-qPCR의 차세대 깊은 시퀀싱보다 더 민감하고, 따라서 LCM 절차 4 시간을 감소 RNA 비교적 소량 필요하다. 차세대 RNA 염기 서열은 모두 짧고 긴 RNA 종에 대한 표현을 정량화 할 수있는 효과적인 기술이다. 차세대 시퀀싱은 새로운 RNA 종 (13)의 발견을 할 수 있습니다. 다행히도, 차세대 시퀀싱의 비용이 감소된다.
요약하면,이 프로토콜은 냉동 전립선 조직에서 상피 또는 간질 세포의 균일 한 집단의 RNA 분리 할 수 있습니다. RNA는 양성 전립선 질환의 정확한 세포 유형 특이 적 유전자 발현을위한 도구를 제공하기 위해 다수의 다운 스트림 분석 기술에 사용될 수있다. 이러한 유형의 데이터가 지식에 기여RNA의 발현이 질병 병리학에서 다른 방법의 D 이해.
The authors have nothing to disclose.
We thank Dr. Vicky Macias, Angeline Giangreco and Avani Vaishnav for assistance with optimizing this methodology over the years and Yang Zhang and Dr. Jian Ma at the University of Illinois at Urbana-Champaign for the RNA seq analysis. This work was supported by NIH/NCI R01 CA166588-01 (Nonn), American Cancer Society Research Scholar 124264-RSG-13-012-01-CNE (Nonn), NIH/NCI R03 CA172827-01 (Nonn), DOD-CDMPR PRCP Health Disparities Idea Award PC121923 (Nonn) and a Prevent Cancer Foundation grant (Zhou).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
RNase-AWAY | MBP | 7005-11 | |
PEN-membrane 4.0 mm slides | Leica | 11600289 | |
Glass slides, Superfrost Plus | FisherBrand | 12-550-15 | |
Ethanol 200 proof | Decon labs. | 2701 | |
DEPC (diethyl pyrocarbonate) | Sigma | D-5758 | |
Cryostat | Leica | CM3050 | |
Coplins (Staining jar) | IHCWORLD | M900-12 | |
Coplins (Staining rack) | IHCWORLD | M905-12 | |
Aperio ScanScope | Aperio(Leica) | ScanScope® CS | |
Toluidine Blue | Fluka | 89640-5G | |
Laser Microdissection System | Leica | LMD7000 | |
0.5 ml Thin-walled Tubes for LCM | Thermo Scientific | AB-0350 | |
RNAqueous®-Micro Total RNA Isolation Kit | Ambion | AM1931 | Thermo Fisher Scientific Brand |
NanoDrop | Thermo Scientific | ND-1000 | |
Qubit 2.0 Fluorometer | Life Technologies | Q32866 | Thermo Fisher Scientific Brand |
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Applied Biosystems | 4368814 | Thermo Fisher Scientific Brand |
Universal cDNA Synthesis Kit II, 8-64 rxns | Exiqon | 203301 | |
TaqMan microRNA RT kit | Applied Biosystems | 4366597 | Thermo Fisher Scientific Brand |
Hematoxylin stain | Ricca Chemical Company | 3536-16 | |
Eosin-Y | Richard Allan Scientific | 7111 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유