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.
Предстательная железа является гетерогенным ткани состоят из секреторного эпителия расположены в железистой ацинусов окружении фиброзно-мышечной стромы, состоящей в основном из гладких мышц 1. Эпителиальный отсек состоит из пяти разных, но организованных типов клеток: базальных клеток, клеток, секреции нейроэндокринных клеток, транзитные делящиеся клетки и стволовые клетки 2. При раке предстательной железы (РПЖ), который возникает из просвета эпителиальных клеток, рост аденокарциномы вызывает очевидный прогрессирующее снижение стромальных купе 3. По этим причинам, образцы ткани будет четкие различия в соотношении стромальных и эпителиальных клеток типа на основе степени РПЖ. Эти различия могут привести к необъективным предположений данных экспрессии генов, полученных из целых тканей без учета микродиссекции нужного типа клеток. Таким образом, чтобы удалить это смещение очень важно, чтобы отделить клеточные типы до экстракции РНК иАнализ экспрессии генов.
Macrodissection или микродиссекции могут быть использованы для физического отделения хорошо охарактеризованных эпителиальные области от окружающей стромы 4 -6. Macrodissection обычно делается с лезвием под микроскопом рассекает и работает хорошо для разделения большого РПЖ узелки из стромы, но не способен удалять доброкачественные эпителий от окружающих стромы (см пример доброкачественной гистологии простаты на рисунке 1). Микродиссекция с помощью лазера (LCM) является значительно более трудоемким, чем macrodissection, но может очень точно анализировать доброкачественной эпителия 4.
Последние публикации из нашей лаборатории показали, что РНК может быть успешно извлечены из LCM либо фиксированных формалином парафин (FFPE) биопсии или замороженной ткани 4,7-9. Основные проблемы в добыче LCM-РНК являются: 1) точно анализировать нужные участки ткани, и 2), чтобы сохранить RЦелостность Н.А. во время LCM и изоляция технологического 4,10. РНК, выделенной из клеток чистых популяций могут быть использованы для анализа экспрессии генов несколькими способами, включая обратной транскрипции количественной ПЦР (RT-КПЦР) 7,8, 11, микрочипов и глубокой характерны чередования 12-14.
Цель этого протокола заключается в изоляции общей РНК из LCM железы эпителия из замороженной ткани для выражения ниже по течению гена анализов.
Все ткани человека, используемые для этих экспериментов были приобретены через утвержденным протоколом Экспертный совет и / или освобождения в Университете штата Иллинойс в Чикаго.
1. Раздел Свежезамороженная простаты на ПЕН-слайд и на заряженных стекло
2. гематоксилином и эозином-Y (Н & Е) для гистологического пятно наценка
Примечание: если для этой ткани на заряженную стекло и НЕ ПЕН-кадр слайд для LCM.
3. Толуидин Голубой Окрашивание ПЕН-каркасных Слайды
Примечание: Thявляется делается в тот же день в LCM. Используйте depcH 2 O воду для всех решений. Заполните все шаги в РНКазы свободной площади. Все coplins должны быть очищены от РНКазы очищающего раствора.
4. Лазерная захвата микро-рассечение (LCM)
5. Общая Выделение РНК с Filтер на основе набора и анализа качества
6. Анализ экспрессии генов
Примечание: экспрессии генов длинных видов РНК (мРНК и, как lncRNAs) показано в шаге 6.1 и коротких видов РНК (как микроРНК) показано в шаге 6.2. Различные наборы для RT-количественной ПЦР и количество РНК, необходимой варьируется в зависимости от комплекта (всего 10 нг). Анализ РНК последовательности описан в 6.3.
В предыдущем исследовании мы показали, использование LCM собирать эпителиальные и стромальные ткани, чтобы сравнить выражение профилирования РТ-КПЦР мРНК и микроРНК из замороженных тканей и FFPE простаты от того же пациента 4. LCM является трудоемким, особенно если большое количество РНК должны быть собраны для анализа секвенирования следующего поколения. Поэтому, очень важно, чтобы рабочее пространство и инструменты РНКазы. Рекомендуется изучить качества и клеточно-специфичности управления в РНК, собранных (более подробно в следующем параграфе). На рисунке 1 показана окрашенных раздел простаты на PEN-кадра слайда под микроскопом до и после лазерного захвата доброкачественной эпителия ,
После того, как образец собирали и РНК экстрагировали тщательно, важно, чтобы оценить качество и количество РНК, как показано в таблице 1. Это не редкость, чтобы наблюдать низкие коэффициенты 260/280 нм. Концентрация РНК будетулучшить отношения нм 260/280, но он также может привести к потере мелких видов РНК. В дополнение к контролю качества, важно, чтобы изучить управления типоспецифические клеток для подтверждения специфичности лазерного захватили области ткани (рис 1B - С). Например, на фиг.1В выражение гена AMACR измеряли для подтверждения рака простаты эпителиальной ткани по сравнению с нормальным эпителиальной ткани ,. На рисунке 1С выражение NKX3.1 подтвердили отсутствие стромы в LCM-собраны пробы. Качество РНК в образце может быть также compareed РНК известного, хорошего качества РНК. Значения РТ-КПЦР Ct для РНК, выделенных из LCM-collected- ткани находятся в том же диапазоне, что и РНК, собирали из культуры первичных эпителиальных клеток, что подтверждает качество длинной и малой РНК, выделенной (таблица 2). Наконец, Таблица 3 показывает, что эта РНК обладает достаточным качеством для следующего поколения РНК sequenciнг.
Рисунок 1: Сбор доброкачественной эпителия, рака предстательной железы эпителия и стромы с человека простаты с помощью лазера захвата микро-рассечение биопсия (А) предстательной железы окрашивали толуидиновым синим до и после LCM-коллекции доброкачественной эпителия.. (В - С) Ткани, собранные LCM от 45 пациентов выразить соответствующие генных маркеров клеточной идентичности 7. (Б) AMACR является маркером рака предстательной железы и только обнаружен в раковых тканей. (С) NKX3.1 является маркером эпителия и не обнаруживается в стромальных клеток. Эта цифра изменяется от Giangreco и др., 2015 JSBMB 7. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Таблица 1: качество и количество РНК из LCM собранные ткани предстательной железы.
Таблица 2: RT-КПЦР из LCM собраны доброкачественной эпителия.
Таблица 3: RNAseq из LCM-собирали ткани простаты.
Экспрессия генов профилирования из человеческих образцов может быть сложным, не только для качества или количества ткани доступной, но и для различных гистологических лиц, присутствующих в данной ткани образца. Это особенно сложно в простате, в котором доброкачественные ткани в значительной степени из жировой ткани и области рака лишены стромы. LCM облегчает физическое разделение железы стромы и эпителия РНК для более точного подписью двух различных типов клеток (Фигура 1А). По сравнению с macrodissection или всей обработки ткани, LCM можно разделить сотовых отсеков доброкачественных тканей, но является значительно более дорогостоящим и трудоемким.
Как и в любой технике есть возможные подводные камни. Например, качество РНК может быть частично деградировали во время первоначальной закупки образца или во время процедуры LCM и экстракции. В первом случае, экспрессия гена может быть достигнуто измерением другой короткий Amplиконы кПЦР. Во втором случае, скрупулезно РНКазы лечение всех инструментов и материалов должны быть приняты меры для предотвращения деградации РНК, а также осторожного обращения и обработку срезов. Кроме того, сокращения времени, затрачиваемого на одном слайде менее 90 мин поддерживает качество РНК в процессе сбора. Самое большое ограничение техники LCM является доступ к LCM инструмент и трудоемкость сделать НОК.
Есть несколько типов лазерного захвата микродиссекции микроскопов доступны. Этот протокол описывает использование LCM, который использует лазер для ограничить области, которые затем падает и коллекции крышкой ниже. Этот тип LCM идеально подходит для разделения эпителия и стромы в ткани предстательной железы, который содержит дискретные области многоклеточные собирать, но этот тип LCM не подходит для изоляции отдельных индивидуальных клеток из ткани. Например, этот протокол не должны быть использованы для сбора резидента макрофаговс, нейроэндокринные клетки или проникают лимфоциты, которые часто присутствуют в виде отдельных клеток. Есть другие LCM инструменты и методы, которые используют лазер для "стрелять" отдельные клетки из ткани на мембранный колпачок, который облегчает выделение этих других типов клеток.
Тщательный контроль качества и характеристика РНК не могут быть пропущены. Поглощение при 260 нм подходит для количественного РНК для исследований РТ-КПЦР (таблица 1), но для РНК-секвенирование методом красителя на основе более точно количественно РНК. Еще один важный вопрос при анализе RT-КПЦР, чтобы избежать потенциального смещения из остаточного загрязнения ДНК. Это может быть достигнуто с использованием праймеров, которые охватывают интроны. Существует также высокой гетерогенности пациента в экспрессии генов уборка, поэтому использование нескольких генов КЛЮЧНИЦА Предложена и мы обычно используем 4:57 4,7-9 (Фигура 1В - С и Таблица 2).
Выбор метода профилирования экспрессии генов не только на основе количества РНК, собранных, но и от вида данных, что один желает приобрести и сравнить. Регулярное RT-КПЦР более чувствителен, чем следующего поколения глубокого секвенирования, и требует относительно небольшого количества РНК таким образом уменьшая время процедуры LCM 4. Следующее поколение РНК последовательности является эффективным методом для количественного выражения как для коротких и длинных видов РНК. Следующее поколение Секвенирование также позволяет открытие новых видов РНК 13. К счастью, стоимость следующего поколения секвенирования снижается.
В целом, этот протокол позволяет изоляции РНК однородных популяций эпителиальных или стромальных клеток из замороженной ткани предстательной железы. РНК может быть использован для многочисленных методов анализа вниз по течению, чтобы предоставить инструмент для конкретного типа экспрессии гена точен клеток в больной доброкачественной и простаты. Этот тип данных способствует знанийд понимание того, как выражение РНК отличается патологии болезни.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены