Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Localizing gene expression to specific cell types can be challenging due to the lack of specific antibodies. Here we describe a protocol for simultaneous triple detection of gene expression by combining double fluorescence RNA in situ hybridization with immunostaining.
Beyin hücreleri, örneğin nöronlar, astrositler, oligodendrositler, oligodendrosit öncüleri ve mikroglia farklı gen ifadesinin saptanması, immün spesifik primer ya da sekonder antikorların yokluğuyla engellenebilir. Burada üçüncü geni tarafından kodlanan proteine karşı yöneltilmiş yüksek özgüllük bir antikor ile immün ardından, iki gen spesifik problar ile in situ hibridizasyon, çift floresan kullanılarak aynı beyin kısmında üç farklı gen ekspresyonunu tespit etmek için bir protokol açıklar. Aspartoacyclase (ASPA) geni, mutasyonlar nadir insan beyaz madde hastalığı neden olabilir - Canavan hastalığı - oligodendrositler ve mikroglia ancak astrositler ve nöron ifade edilmesi düşünülmektedir. Bununla birlikte, beyinde ASPA kesin ifade deseni henüz belirlenmemiştir zorundadır. Bu protokol ASPA olgun oligodendrosit a bir alt kümesi olarak ifade edildiğini belirlemek için bize izin verdiND genellikle gen ekspresyon paterni çalışmalar çeşitli uygulanabilir.
Merkezi sinir sisteminde (CNS) içinde en bol hücrelerdir glial hücreler, oligodendrositlerin (CNS myelinating hücreleri), oligodendrositler öncüleri (aynı zamanda "NG2 hücreler" olarak da bilinir OP), astrositler ve mikroglia içermektedir. Nörolojik hastalıklarda 1 glial hücreler ve bunların potansiyel rolleri fonksiyonları artan bir ilgi vardır. Örneğin, Canavan hastalığı (CD) genellikle yaş 2,3 10 yıl önce ölüme yol açan, erken süngersi leukodystrophy ve nöronların ilerleyici kaybı ile bebeklik döneminde başlayan bir kalıtsal nörodejeneratif bir hastalıktır. Yol Aspartoacyclase (ASPA'nın) genindeki mutasyonlar ölçüde CD ASPA'nın aktivitesi 4 düşürülen tespit edilmiştir. ASPA N-asetilaspartat (NAA) deasetilasyonu katalize bir enzim, yüksek beyin içinde konsantre molekülü üreten asetat, aspartat 5-7. Birçok CD hasta nedeniyle ASPA ac eksikliği NAA daha yüksek olduğunu göstermektedirtivity. Bazı çalışmalar NAA türetilmiş asetat gelişimi sırasında yağ asitleri / beyinde lipidlerin önemli bir kaynağı olabilir ve 3,5,6 aşağı kırılması NAA yetmezliği nedeniyle gelişimi sırasında miyelin sentezi azaldığı CD neden olabilir spekülasyon.
ASPA ağırlıklı beyin böbrek, karaciğer ve beyaz cevherde bulunan ve CD'deki ASPA önemli rolü verilir, beyindeki bu enzimin hücre ifadesi birkaç laboratuvarlar tarafından incelenmiştir. Beyinde ASPA enzimatik aktivite bakarak, daha önceki çalışmalarda beyin gelişimi sırasında ASPA aktivite artışı miyelinasyon 8-10 zaman sürecini paralellik bulundu. Hücresel düzeyde, enzimatik aktivitesi için hem de in situ hibridizasyon (ISH) ve immünohistokimya (IHC) deneyleri ASPA'nın esas olarak beyinde konumlandığı, fakat nöronlar veya astrosit 11-16 oligodentrositler ifade olduğunu göstermektedir analizleri. Birkaç çalışmalarda ASPA da olabilir oCNS 12,14 olarak mikroglia olarak ifade edilebilir. Operasyonel olarak ASPA ifadesine Şimdiye kadar veriler sınırlıdır. Nöronlar, astrositler, OP'lerle, yeni kurulan oligodendrositler, myelinating oligodendrositler, mikroglia, endotelyal hücreler ve perisitlere dahil fare serebral korteks farklı hücre tiplerinin transcriptomes RNA sıralanması 17 ile analiz edildi Yeni bir araştırmaya göre, ASPA sadece oligodendrositlere ifade edilir , oligodendrositlerin myelinating özellikle (http://web.stanford.edu/group/barres_lab/brain_rnaseq.html). Beyinde ASPA ifade deseni bu çalışmalara rağmen, belirsizliklerin bir dizi kalır.
Farklı teknikler gen ekspresyonu incelemek için kullanılabilir. IHC doku kesitlerinde bir gen ekspresyonunun işlevsel bir ürün (örneğin, protein) tespit etmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. uygulama ve özgünlüğü tabi t gibi onun büyük yarar rağmen, bu tekniğin sınırlamaları vardırihtiyaç duyulan antikorun mevcudiyeti ve özgünlüğü o. Buna karşılık, ISH mRNA düzeyinde bir genin ekspresyonunu ortaya çıkarmak mümkün olma avantajına sahiptir. Bununla birlikte, özel hücre tipleri için bir gen ekspresyonunu lokalize etmek için aynı anda birden fazla prob kullanımı teknik olarak zor olabilir. Bu yazıda, bir proteinin floresan immüno ile in situ hibridizasyon çift floresan RNA birleştiren bir protokol açıklar. Biz fare beyninde Aspa salgılanma modelini incelemek için teknikler bu dizi kullandık. Bu yöntem, konfokal mikroskopi kullanılarak gen ekspresyonunun hassas çalışma sağlar.
Etik Beyanı:
Fare hayvancılık ve taşıma Hayvanlar (Bilimsel Prosedürler), Birleşik Krallık ve Değişiklik Yönetmeliği 2012 Yasası 1986 ile uyumlu, UK Home Office düzenlemeleri ve UCL etik komite kurallarına uygundur.
NOT: Tüm çözümler dietil pyrocarbonate (DEPC) ile yapılmalıdır - herhangi bir kalıntı RNAaz ari yok etmek için arıtılmış su. tüm DEPC globülleri sonra kayboldu DEPC aşağılamak için otoklav kadar DEPC tedavi için, DEPC (litre başına 1 ml) ekleyin, şiddetle çalkalanır.
1. RNA Probe Sentezi
2. perfüzyon, Fiksasyon ve Doku Koleksiyonu
3. Cryosectioning
4. Melezleme
FITC Probe 5. Görselleştirme
DIG Probe 6. Görselleştirme
7. İmmünhistokimya
8. Montaj
Bu makalede, bir fare beyin bölümlerinde immüno ardından çift flüoresan ISH için bir yöntem tarif eder. Bu protokolün kısa bir açıklama ilk adım Aspa ve MBP (miyelin bazik proteini) özel problar sentezlemek oldu Şekil 1'de gösterilmiştir. Probes sentezlenmiş olduğunu kontrol etmek için, her bir reaksiyonun küçük bir kısım, bir agaroz jel üzerinde yürütülmüştür. Hafif lineer şablonu ve RNA probu büyük miktarda (Şekil 2) görülebilir. Olig2 immüno Hoechst nükleer boyama ardından Aspa ve MBP için çift flüoresan ISH fare beyin kesitleri üzerinde yapıldı. Biz konfokal mikroskop beyin bölümleri taranmış ve beyinde gen ifade sinyallerin dağılımını ortaya çıkarmak için bir araya görüntüleri dikişli. Aspa ifade Mbp pozitif olarak (Mbp +) hücreleri sutyen boyunca gözlendi (Şekil 3). Ayrıca, daha yüksek bir büyütme kullanılarak, farklı beyin yapılarında Aspa ifadesini inceledi. Korteks ve korpus kallozumda oligodendrositler içinde Aspa sentezleme. Şekil 4'te MBP, olig2 ko-lokalizasyonunu gösterilmiştir ve Aspa Aspa korteks ve tek başına KK (Şekil 4) 'de yetişkin oligodendrositlerin bir alt ifade olduğunu gösterir. Bu sonuçlar, bu protokol, aynı zamanda beyin bölümlerinde üç farklı gen ifadelerini saptamak de göstermektedir.
İn Situ Hibridizasyon Çift Floresan Şekil 1. Protokol immunboyama izledi. Bu protokol, 5 gün boyunca çalışan ve üç genlerin ifade algılar./files/ftp_upload/53976/53976fig1large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil Agaroz Jel. Lineer şablonu ve görülebilir bir az moleküler ağırlığa RNA prob büyük miktarda üzerinde Aspa RNA Probe 2. incelenmesi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Fare Beyin bölümlerde Aspa ve MBP için In situ Hibridizasyon Şekil 3. Çift Floresan. Beyin bölümleri konfokal mikroskop ile tarandı ve görüntüleri beyinde Aspa (kırmızı) ve MBP (yeşil) dağılımını göstermek için bir araya dikişli bulundu. Ölçek çubuğu:. 500 mikron bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Korteks ve korpus kallosum oligodentrositler içinde Aspa Şekil 4. ifadesi. Paneller olig2 (mavi) immün ardından Aspa (kırmızı) ve MBP (yeşil) için ISH temsilcisi görüntüleri göstermek Hoechst boyama. Aspa ile birlikte bazı ifade edildi MBP + / olig2 + hücreleri korteks (A ve B) ve korpus kallozumda (C ve D). M bp + / olig2 + / Aspa + oklar ve Mbp + / olig2 + / Aspa ile gösterilir hücreler - hücrelerin genişlemiş paneller (B ve D) ok uçları ile gösterilir. Ölçek çubukları: 100 um (A ve C); 20 mikron (B ve D). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Ek Şekil 1. Sıra ve Aspa Clone Haritası (IRAVp968C0654D). Aspa bölgesinin 1,5KB cDNA dizisidir pCMV-Sport6 plazmid (A) içine sokuldu. PCMV-Sport6-Aspa plasmidinin haritası (B) 'de gösterilmektedir.m / files / ftp_upload / 53976 / 53976supfig1large.jpg "target =" _ blank "> Bu dosyayı indirmek için tıklayınız.
Bu protokol immün tarafından takip In situ hibridizasyon çift RNA için bir adım-adım prosedürü sağlar. Biz Aspa birkaç beyin bölgelerindeki olgun oligodendrosit ifade edilmektedir onaylamak için bu protokolü kullanılır.
Bu çok aşamalı prosedür hassasiyetini etkileyebilir ve kaçınılmalıdır pek çok potansiyel tuzaklar vardır. İlk olarak, transkripsiyon reaksiyonu için tüm çözümleri ve depolama tamponlar RNaz ücretsiz olması gerekir. İkinci olarak, cDNA şablonları seçimi önemlidir ve biz uzunluğu yaklaşık 1kb şablonları tercih ederim. Bu fenol / kloroform ekstraksiyon ve cDNA şablonları temizlemek için gerekli olan in vitro transkripsiyon önce onları yeniden hızlandırabilir. Buna ek olarak, sondanın transkripsiyon uygun olması gerekir; Sonda yeterli miktarda üretilen değilse, o ISH kalitesini azaltacaktır. prob kalitesi bir agaroz jeli üzerinde inceleyerek kontrol edilebilir ve kaliteli olurŞablon bandı (Şekil 2) ile karşılaştırıldığında prob grubun güçlü parlaklık kanıtladığı. çift ISH, iki farklı etiketli sondalar, genellikle DIG etiketli bir ve FITC ile diğer kullanılmaktadır. FITC-işaretli prob az saptanabilir ve hedef mRNA dokuda yüksek olması beklenmektedir burada seçilmelidir olarak kabul edilir. Bu sonda genellikle ilk geliştirilmiş ve DIG etiketli prob, ikinci geliştirilmiştir.
Diğer önemli adım doku hazırlıktır. Fareler% 4 PFA, ardından DEPC ile muamele edilmiş, PBS ile perfüze edilir,% 4 PFA O / N sabit yazılan ve daha sonra herhangi bir kalıntı RNAaz ari yok etmek DEPC ile muamele edilmiş olan% 20 şeker çözeltisinin cryoprotected. Tespit süresi oldukça önemlidir; aşırı veya eksik tespit nedeniyle mRNA (altı fiksasyon) indirgenmiş sondası (aşırı fiksasyon) nüfuz etmesine veya bozunmaya belki de daha zayıf bir sinyal yol açabilir. Daha sonra doku cryosectioned ve iki prob N / O melezleşmiştir. formamidhibridizasyon tamponu içinde kullanılan deiyonize gerekmektedir. Bu duyarlılık tehlikeye atabilir olarak 65 ° C'de O / N hibridizasyon sırasında çok önemli bir göz hibritleme karışımının buharlaşma ve konsantrasyonu kaçınmaktır. deneyde 65 CO / N de melezleme gerçekleştirildi açıklanan, ancak hedef mRNA tespit etmek zor gibi görünüyor eğer farklı problar için düşük sıcaklıklara denemeye değer olabilir.
melezleştirilmiş sondalar tespit edilmesi için reaktif bir seçim var. Fast Red hassas bir floresan reaktif değil Fast Red tüm toplu aynı sonucu verir. Bu gelişme AP ihtiyacı ve rodamin uyarma ile floresan verir. Bizim deneyimlerimize göre, 0.1 M Tris-HCI pH 8.2 ile taze yapmak ve kullanmadan önce bu filtre önemlidir. Bir floresan olmayan bir seçenek nitro-mavisi tetrazolyum (NBT) ile aynı AP-konjüge edilmiş antikor ile birlikte çalışır, 5-bromo-4-kloro-3'-indolyphosphate (BCIP) ile renkli bir gelişmedir. another seçenek tespiti için floresan tiramid kullanıyor. floresan tiramid sistemleri en hassas yöntemler olmamakla birlikte, yaban turpu peroksidaz ile gelişen reaksiyon çok hızlı ve en az üç floresan renkler kullanılabilir (FITC, Siyanin 3 ve Siyanin 5) vardır. Bu protokolün bir sınırlama bazı hedef antijenleri (ya da epitopları), özellikle de düşük bolluk proteinleri, ISH işleminden sonra tespit edilemez ve bu nedenle ISH sonra IHC için uygun değildir olmasıdır. Bizim immün olarak, olig2 antikor tespiti etkilenmemiş görünüyor. kullanıcı aşağıdaki ISH immünoişaretleme için doğru antikor seçmeniz gerekir.
İHK ve ISH yaygın gen ifadesi desen çalışmaları için teknikler kullanılır ve her iki artıları ve eksileri var. IHC beyin bölümlerinde genlerin hücresel ekspresyonunu tespit etmek için bir çok hassas bir yöntemdir, ancak antikor üzerindeki bağımlılığı özgüllüğü etkiler ve bunun uygulanmasını kısıtlar. Buna karşılık, ISH yüksek spec vardırspesifite ve herhangi bir genin probu kolaylıkla şablon olarak gene özgü cDNA kullanılarak, in vitro transkripsiyonu ile sentezlenebilir. Geliştirdiğimiz protokol yüksek özgüllük ile gen ifadesinin üçlü algılama ulaşmak için İHK çift ISH birleştirerek, her iki yöntemin yararlanır.
Kısacası, biz burada açıklamak protokol iki mRNA ve bir proteinin aynı anda boyama sağlar, bu yüzden birlikte lokalize gen ekspresyonunu gösteren için yararlı bir araç sağlar. mRNA ifadesinin her zaman protein ifadesi ile ilişkili değildir gerçeğine rağmen, ISH bize yüksek özgüllük ile gen ifadesini incelemek için olanak sağlayan güçlü bir tekniktir. İHK ile birlikte çift floresan ISH bizim protokol erişkin farelerin beyin dokusundaki oligodendrosit bir alt kümesi Aspa ifadesini tespit bir başarı olduğunu kanıtlamıştır ve kolayca farklı kökenlerden ve gelişim aşamaları dokuların çeşitli adapte edilebilir. Buna ek olarak, bu protokolAyrıca miRNA küçük RNA'ların ekspresyonunu tespit etmek için de kullanılabilir.
The authors declare that they have no competing financial interests.
Work in the authors' laboratories was supported by the UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BB/J006602/1 and BB/L003236/1), the Wellcome Trust (WT100269MA) and the European Research Council (ERC, "Ideas" Programme 293544). SJ was supported by an EMBO long-term fellowship. The authors thank Stephen Grant for his technical assistance.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
QIAprep Miniprep | Qiagen | 27104 | |
Deionized formamide | Sigma | F9037 | for ISH blocking buffer |
Sodium chloride | Sigma | S3014 | |
Trizma Base | Sigma | T1503 | |
Hydrochloric acid | VWR International | 20252.290 | |
Sodium phosphate monobasic anhydrous | Sigma | S8282 | |
Sodium phosphate dibasic dihydrate | Sigma | 30435 | |
Yeast tRNA | Roche | 10109495001 | |
50x Denhardt's solution | Life Technologies | 750018 | |
Dextran sulfate | Sigma | D8906 | |
Aspa cDNA clone | Source Bioscience | IRAVp968C0654D | |
SalI | New England Biolabs | R0138 | |
Sodium acetate | Sigma | S2889 | |
Equilibrated phenol | Sigma | P4557 | |
Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | |
Isoamyl alcohol | Aldrich | 496200 | |
Ethanol | VWR International | 20821.321 | |
T7 RNA polymerase | Promega | P4074 | |
Transcription buffer | Promega | P118B | |
100 mM DTT | Promega | P117B | |
UTP-DIG NTP mix | Roche | 11277073910 | |
Rnasin | Promega | N251B | |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Filter paper | Fisher scientific | 005479470 | |
Sucrose | Sigma | 59378 | |
Diethyl pyrocarbonate | Sigma | D5758 | |
Pentobarbitone | Animalcare Ltd | BN43054 | |
Dissecting scissors | World Precision Instruments | 15922 | |
25 gauge needle | Terumo | 300600 | |
Peristaltic pump | Cole-Parmer Instrument Co. Ltd | WZ-07522-30 | |
Iris scissors | Weiss | 103227 | |
No.2 tweezers | World Precision Instruments | 500230 | |
Coronal Brain Matrix | World Precision Instruments | RBMS-200C | |
Razor blade | Personna Medical | PERS60-0138 | |
OCT medium | Tissue tek | 4583 | |
Cryostat/microtome | Bright | ||
Superfrost plus slides | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
Sodium citrate | Sigma | S4641 | for 65 °C wash buffer |
Formamide | Sigma-Aldrich | F7503 | |
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Coverslips | VWR International | 631-0146 | |
Coplin Jar | Smith Scientific Ltd | 2959 | |
Blocking reagent | Roche | 11096176001 | |
Heat-inactivated sheep serum | Sigma | S2263 | |
Hydrophobic pen | Cosmo Bio | DAI-PAP-S | 1:500 |
α-FITC POD-conjugated antibody | Roche | 11426346910 | |
TSA™ Plus Fluorescein System | Perkin Elmer | NEL741001KT | 1:1,500 |
α-DIG AP-conjugated | Roche | 11093274910 | |
Fast red tablets | Roche | 11496549001 | |
.22 µM filter | Millex | SLGP033RS | |
α-Olig2 Rabbit antbody | Millipore | AB9610 | |
Alexa Fluor® 647-conjugated α-rabbit antibody | Life technologies | A-31573 | 1:1,000 |
bisBenzimide H 33258 | sigma | B2883 | |
Mounting medium | Dako | S3023 | |
Leica SP2 confocal microscope | Leica |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
ISSN 1940-087X
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır
Sitemizdeki deneyiminizi iyileştirmek için çerezleri kullanıyoruz
Sitemizi kullanmaya devam ederek ya da "Devam et" butonuna tıklayarak, çerezleri kabul edebilirsiniz.