A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وقد ولدت وجود microRNAs مستقرة (miRNAs) في exosomes مصلحة هائلة كوسيلة للاتصال بين الخلايا الرواية، لفائدتها المحتملة والمؤشرات الحيوية وكطريق للتدخل العلاجي. نحن هنا لشرح تنقية exosome من الدم والثقافة وسائل الإعلام تليها الكمية PCR لتحديد miRNAs التي يجري نقلها.
Stable miRNAs are present in all body fluids and some circulating miRNAs are protected from degradation by sequestration in small vesicles called exosomes. Exosomes can fuse with the plasma membrane resulting in the transfer of RNA and proteins to the target cell. Their biological functions include immune response, antigen presentation, and intracellular communication. Delivery of miRNAs that can regulate gene expression in the recipient cells via blood has opened novel avenues for target intervention. In addition to offering a strategy for delivery of drugs or RNA therapeutic agents, exosomal contents can serve as biomarkers that can aid in diagnosis, determining treatment options and prognosis.
Here we will describe the procedure for quantitatively analyzing miRNAs and messenger RNAs (mRNA) from exosomes secreted in blood and cell culture media. Purified exosomes will be characterized using western blot analysis for exosomal markers and PCR for mRNAs of interest. Transmission electron microscopy (TEM) and immunogold labeling will be used to validate exosomal morphology and integrity. Total RNA will be purified from these exosomes to ensure that we can study both mRNA and miRNA from the same sample. After validating RNA integrity by Bioanalyzer, we will perform a medium throughput quantitative real time PCR (qPCR) to identify the exosomal miRNA using Taqman Low Density Array (TLDA) cards and gene expression studies for transcripts of interest.
These protocols can be used to quantify changes in exosomal miRNAs in patients, rodent models and cell culture media before and after pharmacological intervention. Exosomal contents vary due to the source of origin and the physiological conditions of cells that secrete exosomes. These variations can provide insight on how cells and systems cope with stress or physiological perturbations. Our representative data show variations in miRNAs present in exosomes purified from mouse blood, human blood and human cell culture media.
Here we will describe the procedure for quantitatively analyzing miRNAs and messenger RNAs (mRNA) from exosomes secreted in blood and cell culture media. Purified exosomes will be characterized using western blot analysis for exosomal markers and PCR for mRNAs of interest. Transmission electron microscopy (TEM) and immunogold labeling will be used to validate exosomal morphology and integrity. Total RNA will be purified from these exosomes to ensure that we can study both mRNA and miRNA from the same sample. After validating RNA integrity by Bioanalyzer, we will perform a medium throughput quantitative real time PCR (qPCR) to identify the exosomal miRNA using Taqman Low Density Array (TLDA) cards and gene expression studies for transcripts of interest.
These protocols can be used to quantify changes in exosomal miRNAs in patients, rodent models and cell culture media before and after pharmacological intervention. Exosomal contents vary due to the source of origin and the physiological conditions of cells that secrete exosomes. These variations can provide insight on how cells and systems cope with stress or physiological perturbations. Our representative data show variations in miRNAs present in exosomes purified from mouse blood, human blood and human cell culture media
miRNAs غير مكود قصيرة تعدل التعبير الجيني عن طريق الربط إلى الهدف مرنا. البذور تسلسل التكامل بين ~ 7 أزواج قاعدة تمكن ميرنا لربط مرنا الهدف مما أدى إلى تثبيط الترجمة أو في انخفاض في استقرار مرنا، وكلاهما يمكن أن يؤدي إلى انخفاض في التعبير عن بروتين الهدف 1. حيث أثبت بحث علمي على مدى العقد الماضي بشكل لا لبس فيه دورا أساسيا لmiRNAs في التوسط في الوظائف الخلوية. وكان هناك أيضا جهدا كبيرا توجه نحو تشريح ميرنا التغيرات الجزيئية الكامنة وراء الأمراض المختلفة بوساطة 2،3. وعلاوة على ذلك، وتحديد الأخيرة لل miRNAs مستقرة في سوائل الجسم 4-6 مهدت الطريق لاستخدامهم المؤشرات الحيوية رواية قابلة للتشخيص السريري.
وضع واحدة من وسائل النقل ميرنا في سوائل الجسم هو عبر exosomes، حويصلات صغيرة التي تحمل mRNAs و، البروتينات، الدهون وسطاء، وmiRNAs إلى خلايا المتلقي عبر النظامية circulat الدمأيون 7-14. هذه النتائج في التشكيل التعبير الجيني في الخلايا المتلقية ويمثل آلية جديدة للاتصالات الخلوية. على سبيل المثال، يمكن أن الخلايا المناعية تعدل العمليات التنظيمية عن طريق إفراز و / أو exosomes امتصاص الجزيئات الحيوية التي تحتوي على المشاركة في التهاب مثل انترلوكين 1β (IL1β)، عامل نخر الورم α (TNFα)، وتحويل عامل النمو β5 (TGFβ5)، و وmiRNAs التي تنظم هذه الجينات 13. كما الشاذة التعبير ميرنا هو سمة مشتركة في مجموعة متنوعة من الأمراض التي تصيب الإنسان، وهذه الجزيئات فرصا جديدة مثيرة لاكتشاف والتحقق من أهداف علاجية جديدة 2.
miRNAs تعميم موجودة في جميع سوائل الجسم وأنه من المعروف أن تكوين exosomes يختلف استنادا إلى الخلايا المصدر الذي تم الإفراج عنهم. وبالتالي فإنها تقدم وسيلة لدراسة الحالة الفسيولوجية للخلايا وكيف الخلايا يغير إشارة حتىTS ردا على الإجهاد بما في ذلك الأمراض. يمكن دراسة تغيرات في تكوين exosome توفير نظرة ثاقبة نقل الإشارة والتحقيق فائدتها المحتملة والمؤشرات الحيوية أو المسارات التدخل العلاجي.
هنا سوف نظهر تنقية exosomes من مصادر متعددة استنادا إلى البروتوكولات التي تم نشرها. وسوف تستخدم هذه exosomes لعزل الحمض النووي الريبي تليها QPCR لتحديد وقياس مستويات لل miRNAs موجودة في exosomes.
وأعدم جميع التجارب باستخدام عينات دم من الإنسان والقوارض في الامتثال لجميع المبادئ التوجيهية واللوائح والوكالات التنظيمية ذات الصلة. التحق البشر بعد إعطاء الموافقة المسبقة على النحو الذي أقرته جامعة دريكسيل كلية الطب مجلس المراجعة المؤسساتي وجميع إجراءات الدراسات التي أجريت باستخدام حيوانات وافق عليها المؤسسي رعاية الحيوان دريكسيل واستخدام اللجنة.
1. تنقية Exosome من الدم (~ 5.5 ساعة)
TIPS
2. RNA تنقية باستخدام mirVana كيت عزل ميرنا التعديل (~ 1 ساعة)
TIPS
3. التنميط ميرنا من Exosomes من فيلات الفندقيةد عن طريق Taqman صفيف منخفض الكثافة (TLDA) بطاقات (~ 6.5 ساعة)
TIPS
RT مكون رد فعل | تركيز عنصر | حجم العينة ل1 (مجموع V / عينة = 4.5 ميكرولتر) |
المياه nuclease خالية- | 0.20 ميكرولتر | |
ميجابلكس RT العازلة (10X) | 1X | 0.80 ميكرولتر |
dNTPs (100 ملم) | 4.4 ملي | 0.20 ميكرولتر |
MgCl 2 (25 ملم) | 5 ملي | 0.90 ميكرولتر |
ريبونوكلياز المانع (20U/μl) | 2 U | 0.10 ميكرولتر |
ميجابلكس RT الاشعال A أو B (10X) | 1X | 0.80 ميكرولتر |
MultiScribe الناسخ العكسي | 75 U | 1.50 ميكرولتر |
مرحلة | درجة الحرارة | وقت |
دورة (40X) | 16 ° C | 2 دقيقة |
42 ° C | 1 دقيقة | |
50 ° C | 1 ثانية | |
عقد | 85 ° C | 5 دقائق |
عقد | 4 ° C | ∞ |
قبل أمبير مكون رد الفعل | حجم العينة لمدة 1 |
المياه nuclease خالية- | 7.5 ميكرولتر |
Taqman ميكس ماستر PREAMP (2X) | 12.5 ميكرولتر |
الاشعال PREAMP ميجابلكس A أو B (10X) | 2.5 ميكرولتر |
مرحلة | درجة الحرارة | وقت |
عقد | 95 ° C | 10 دقيقة |
عقد | 55 ° C | 2 دقيقة |
عقد | 72 ° C | 2 دقيقة |
دورة (12X) | 95 ° C | 15 ثانية |
60 ° C | 4 دقيقة | |
عقد | 99.9 ° C | 10 دقيقة |
عقد | 4 ° C | ∞ |
عنصر | الصوت لبطاقة 1 |
Taqman العالمي PCR ماجستير ميكس، لا AmpErase UNG (2X) | 450 ميكرولتر |
المنتج PREAMP المخفف | 9 ميكرولتر |
المياه nuclease خالية- | 441 ميكرولتر |
4. مرنا التحليل من قبل Taqman (~ 1.5 ساعة)
Taqman مكون رد الفعل | حجم العينة لمدة 1 |
المياه nuclease خالية- | 7 ميكرولتر (ضبط استنادا إلى عينة الفردية) |
Taqman سريعة ماستر ميكس (2X) | 10 ميكرولتر |
تحقيقات التمهيدي Taqman (20X) | 1 ميكرولتر |
[كدنا] من الحمض النووي الريبي 100 نانوغرام | 2 ومو، L (ضبط على عينة الفردية) |
بعد عزل exosomes من وسائل الإعلام ثقافة الدم أو خلية، ونقاء exosomes يمكن اختبارها من قبل المجهر الإلكتروني (EM) والغربية وصمة عار (أرقام 1A و 1B). أكدنا الاستعدادات exosome لدينا من مصادر مختلفة مع EM وطخة غربية باستخدام الأجسام المضادة متعددة. الشكل 1A يظه...
في هذا البروتوكول، وتبين لنا من القياس الكمي لل miRNAs وmRNAs وتنقيته من exosomes بواسطة الطرد المركزي المغاير من الدم والثقافة وسائل الإعلام. Exosomes على مكونات متنوعة تعتمد على أصلهم وتشارك في عدد من الوظائف البيولوجية، بما في ذلك الاستجابة المناعية، العرض مستضد، الاتصال بين ...
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
وأيد هذه الدراسة من جانب صناديق من ريتا منحة مؤسسة ألين لاجيت سينا. فإن الكتاب أود أن أنوه اريكا بالوغ والدكتور سوميترا Ghoshroy من جامعة ولاية كارولينا الجنوبية مركز المجهري إلكترون للاستخدام الصك، المساعدة العلمية والتقنية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
EDTA coated vacutainer (10 ml tubes) | BD Diagnostics | 366643 | For exosome purification from human blood |
EDTA coated vacutainer (2 ml tubes) | BD Diagnostics | 367841 | For exosome purification from mouse blood |
PAXgene Blood RNA Tube | BD Diagnostics | 762165 | For miRNA isolation from total blood |
miRVana microRNA isolation kit | Ambion | AM1561 | |
Acid-Phenol: CHCl3 | Ambion | 9721G | |
DNase 1 | Qiagen | 79254 | |
TaqMan Universal PCR Master Mix, No AmpErase UNG | Applied Biosystems | 4326614 | For TLDA cards |
Megaplex RT rodent Pool Set v3.0 | Applied Biosystems | 4444746 | |
Megaplex preamp rodent Pool set v3.0 | Applied Biosystems | 4444747 | |
Taqman Array Rodent MicroRNA A+B set V3.0 | Applied Biosystems | 4444909 | |
Megaplex RT Human Pool set V3.0 | Applied Biosystems | 4444745 | |
Megaplex Preamp human pool set v3.0 | Applied Biosystems | 4444748 | |
Taqman Array Human MicroRNA A+B Cards Set v3.0 | Applied Biosystems | 4444913 | |
Taqman MicroRNA RT kit | Applied Biosystems | 4366596 | |
Taqman fast universal PCR master mix | Applied Biosystems | 4366072 | For mRNA qRT-PCR |
Tumor necrosis factor (primer probe) | Applied Biosystems | Hs01113624_g1 | |
Vascular endothelial growth factor A (primer probe) | Applied Biosystems | Hs00900055_m1 | |
Maxima First Strand cDNA Synthesis Kit for RT-qPCR | Thermo Scientific | K1642 | For mRNA |
HSP70 antibody | Abcam | ab94368 | For western blot |
Anti-rabbit IgG-Gold | Sigma | G7402 | For electron microscopy |
Rabbit-anti CD81 | Sigma | SAB3500454 | |
Nickel 300 mesh carbon formvar grids | Electron Microscopy Sciences | FCF300-Ni | |
Copper 300 mesh carbon formvar grids | Electron Microscopy Sciences | FCF300-Cu | |
Table 1. Table of specific reagents. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved