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Method Article
激光微解剖(LMD)是一种敏感且高度可重复的技术,可用于揭示介导胶质瘤异质性和入侵的途径。在这里,我们描述了一个优化的协议,使用激光LMD从胶质瘤组织中分离离散区域,然后进行转录分析。
胶质瘤是主要脑肿瘤,其侵入性和异质性。特定组织模式,如伪皮质、微血管增殖、微转化和坏死等,是高档胶质瘤组织异质性的特征。我们的实验室已经证明,高密度的间质细胞,称为肿瘤流,与肿瘤恶性肿瘤相关。我们开发了一种独特的方法来理解胶质瘤生长和入侵的机制。在这里,我们描述了一个全面的协议,利用激光捕获微切切(LMD)和RNA测序来分析肿瘤内异质多细胞结构(即间质区或肿瘤入侵区域)的微分mRNA表达。该方法保持良好的组织组织学和RNA完整性。对灌注、冷冻、嵌入、切片和染色进行了优化,以保存形态,获得高质量的激光微解剖样品。结果表明,使用30%蔗糖灌注胶质瘤轴承小鼠提供了良好的形态和RNA质量。此外,染色肿瘤部分与4%克雷西尔紫罗兰和0.5%eosin导致良好的核和细胞染色,同时保持RNA的完整性。所述方法灵敏度高,可重复性高,可用于研究各种肿瘤模型中的肿瘤形态。总之,我们描述了一种完整的LMD执行方法,该方法保留了形态学和RNA质量,用于测序,以研究实体肿瘤中异构多细胞结构的分子特征。
胶质瘤是中枢神经系统最具攻击性的原发性肿瘤。他们是高侵入性和异质1。肿瘤细胞和分子成分分析将揭示新的治疗靶点。
在目前可用的不同方法中,激光捕获冷冻脑肿瘤组织的微切解剖(LMD)是一种经济高效、可靠的技术,它允许从肿瘤组织分离离散解剖区域或特定细胞群来研究其分子轮廓22、3。3LMD允许分析所选单细胞或多细胞结构的mRNA基因表达特征44,5。5LMD 可用于获得关于肿瘤进展期间发生的分子事件的深入机械学知识。改善肿瘤组织处理是获得组织形态和RNA质量的最佳光学分辨率所必需的。虽然对甲醛固定是形态分析的最佳选择,但RNA质量在这些条件下会受到影响和降解,导致RNA-seq分析的RNA质量较差。使用冷冻组织部分可以避免冰晶的形成,从而破坏细胞膜,在细胞内产生孔洞,仍然是RNA-Seq分析7的最佳选择。
在这里,我们描述了一种优化的截面固定和染色方法,用于处理LMD的冷冻小鼠脑肿瘤组织。为了防止冰晶在组织中形成,我们给老鼠注入30%蔗糖的溶液。这种溶液会破坏极水分子之间的相互作用,防止冰晶的形成,从而保持组织形态。组织染色是区分和获得肿瘤内特定细胞群或解剖学上不同区域所必需的。用无害的染料固定和染色组织以保持RNA完整性至关重要。以前已经证明,染色组织与血氧素/欧辛(H&E)恶化RNA完整性8。我们用乙醇、克里尔紫罗兰4%和欧辛Y0.5%溶液固定和染色感兴趣的组织。克西尔紫罗兰是一种嗜酸性染料,用深蓝色染色细胞核。Eosin Y是一种嗜血性染料,染色细胞的基本成分,提供细胞质和其他细胞结构的区分8。两种染料都溶于乙醇,不会降低RNA质量。为了避免组织损伤并保持细胞结构的高光学分辨率,我们在LMD9之前安装了组织部分。
此处描述的所有使用实验动物的方法均已获得密歇根大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 的批准。
注:由GEMM或稳定线产生的胶质瘤神经球可用于小鼠10的颅内肿瘤移植,并处理LMD和RNA测序。这些细胞构成表达萤火虫荧光酶和GFP蛋白,这些蛋白质将进一步用于肿瘤生长分析和定位。
1. 从基因工程胶质瘤模型衍生的神经球生成颅内小鼠胶质瘤模型
2. 动物灌注和大脑保护
3. 窝藏胶质瘤肿瘤的大脑冷冻保存
4. 分割冷冻脑肿瘤组织
5. 冷冻保存的脑组织部分的固定和染色
6. 激光捕获微解剖
注:需要利用激光捕获微切解剖显微镜对肿瘤组织内的特定感兴趣区域进行激光解剖。为了尽量减少组织激光微切解剖的时间,在固定和染色之前准备LMD显微镜。
7. 微解剖胶质瘤组织的RNA分离
8. RNA质量控制、库制备和RNA-Seq分析
我们的实验室使用睡美人转座系统(图1A)生成了一种基因工程小鼠模型(GemM)。该系统将特定的基因改变纳入新生儿小鼠神经祖细胞的基因组中。这些改变的后代细胞形成内源性胶质瘤肿瘤。用于产生肿瘤的质粒序列是:(1)pT2C-LucPGK-SB100X用于睡眠美人转子和; (2) pT2-NRASSV12 用于 NRAS 表达,(3) pT2-shp53-GFP4 用于 p53 击倒和 GFP 蛋白表?...
了解胶质瘤异质性和入侵背后的分子机制对于揭示新的治疗目标13至关重要。在本手稿中,我们描述了一种详细而优化的方法,使用激光捕获微解剖 (LMD) 以及转录分析来分析胶质瘤异质性和入侵的分子图谱。
激光捕获微切切(LMD)可用于识别肿瘤内的不同区域或单个细胞,提供特定的样本,以进一步分析维持肿瘤空间背景的分子模式14。
本文的所有作者都声明不存在潜在的利益冲突。
工作得到了国家卫生研究院(NIH/NINDS)赠款的支持:R37-NS094804、R01-NS105556、R21-NS107894到M.G.C.;(NIH/NINDS)将 R01-NS076991、R01-NS096756、R01-NS082311 授予 P.R.L.;(NIH/NIBI):R01-EB022563;(NIH/NCI)U01CA224160;密歇根大学罗格尔癌症中心神经外科系、查德·福基金会和Leah的快乐心基金会授予M.G.C.和P.R.L.RNA生物医学基金F046166,授予M.G.C.国家卫生研究院,UL1 TR002240,资助密歇根州临床与健康研究所(MICHR),博士后翻译学者计划(PTSP)资助, F049768项目授予密歇根大学福布斯癌症研究所,预防失明研究(RPB)颁发的医生-科学家奖,从NIHNEI(AK)获得R01 EY022633,以及RPB向眼科和视觉科学系提供的无限制赠款。本研究利用了视觉研究核心(P30 EY007003)和癌症中心研究核心(P30 CA046592)。AK得到阿尔弗雷德·陶布曼医学研究所的威廉·戴维森夫人新兴学者奖的支持。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Accutase Cell Detachment Solution | Biolegend | 423201 | |
Animal-Free Recombinant Human EGF | Peprotech | AF-100-15 | |
Antibiotic-Antimycotic (100X) | Gibco | 15240062 | |
B-27 Supplement (50X), serum free | Gibco | 17504044 | |
Buffer RLT | Qiagen | 79216 | |
Corning PCR Tubes | Sigma Aldrich | CLS6530 | |
Cresyl Violet Acetate | Sigma Aldrich | C5042 | |
DMEM/F12 - Dulbecco's Modified Eagle Medium: Nutrient Mixture F-12 | Gibco | 11330057 | |
Eosin Y | Sigma Aldrich | E4009 | |
HiSeq 4000 | Illumina | N/A | |
Laser Microdissection (LMD) System | Leica | LMD7000 | |
N-2 Supplement (100X) | Gibco | 17502048 | |
Normocin - Antimicrobial Reagent | Invivogen | ant-nr-1 | |
Peel Away Disposable Embedding Molds | Electron Microscopy Sciences | 70182 | |
PEN Membrane Glass Slide (2 µm) | Lieca | 1150518 | |
Pinpoint Solution | Zymo Research | D3001-1 | |
Recombinant Human FGF-basic | Peprotech | 100-18B-1MG | |
Research Cryostat | Leica | CM3050s | |
RNaseZap RNase Decontamination Solution | Fisher Scientific | AM9780 | |
RNeasy Plus Micro Kit | Qiagen | 74034 | |
SMARTer Stranded Total RNA-Seq Kit v2 - Pico Input Mammalian | Takara Bio | 634411 | |
Tissue-Plus O.C.T. Compound | Fisher Scientific | 23-730-571 |
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