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Method Article
In diesem Artikel wird ein Protokoll zum Nachweis der microRNA-Expression in den Nieren eines Mausmodells für akutes Nierenversagen unter Verwendung einer quantitativen Echtzeit-Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion vorgestellt. Dieses Protokoll konzentriert sich auf ein Mausmodell mit ischämischer Nierenschädigung und die sorgfältige Extraktion von microRNA-Proben.
MicroRNAs (miRNAs) sind an verschiedenen Krankheitszuständen beteiligt und sind wirksame Biomarker für die Früherkennung von Krankheiten und die Behandlung bei Mäusen. Standardprotokolle für die Aufreinigung von miRNAs und den Nachweis ihrer Expression in den Nieren von Mäusen mit akutem Nierenversagen (AKI) sind jedoch nicht gut etabliert. In dieser Studie wurde ein effektives und einfaches Protokoll zur Reinigung und Quantifizierung von miRNAs in den Nieren eines AKI-Mausmodells entwickelt, das durch renale Ischämie-Reperfusion unter Verwendung der quantitativen Echtzeit-Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) induziert wurde. Dieses Protokoll umfasst fünf Schritte: 1) Induktion von AKI durch renale Ischämie-Reperfusion, 2) Entnahme von Nieren, 3) Reinigung von Gesamt-RNA, einschließlich miRNAs, aus der Niere, 4) cDNA-Synthese durch reverse Transkription von miRNA und 5) qRT-PCR zum Nachweis der miRNA-Expression. Mit Hilfe dieses Protokolls kann das Modell der renalen Ischämie-Reperfusions-Schädigung mit leichten bis schweren Formen der AKI erstellt werden. Darüber hinaus kann bei richtiger Befolgung des Verfahrens ein konsistentes AKI-Modell mit minimalen individuellen Unterschieden erhalten werden. Dieser qRT-PCR-Assay zeigt einen sehr großen dynamischen Bereich und ermöglicht die Unterscheidung reifer miRNAs, die mit hoher Spezifität genau quantifiziert werden können. Dieses Protokoll kann verwendet werden, um das miRNA-Expressionsprofil in AKI-Nieren zu untersuchen.
Ischämie-Reperfusionsschäden (IRI) der Niere stellen einen der Hauptrisikofaktoren für die Entwicklung eines akuten Nierenversagens (AKI) dar1. AKI spielt eine wichtige Rolle bei der Prognose von Patienten, aber spezifische Therapien und frühdiagnostische Biomarker sind noch nicht etabliert.
MicroRNAs (miRNAs) sind kurze, nicht-kodierende RNAs mit ca. 18–25 Basen. miRNAs sind in Körperflüssigkeiten stabil, und ihre Sequenzen sind bei Tieren hoch konserviert2. MiRNAs regulieren die Expression mehrerer Proteine über Tausende von Zielen und beeinflussen dadurch verschiedene Signalwege 2,3,4,5,6,7,8. In den letzten Jahren wurde berichtet, dass miRNAs an verschiedenen Krankheitszuständen beteiligt sind und effektive Biomarker für die Früherkennung verschiedener Krankheiten sind.
Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist die erfolgreiche Aufreinigung und der Nachweis von miRNAs in den Nieren eines AKI-Mausmodells, das durch IRI induziert wurde. Dieses IRI-Modell ist ein weit verbreitetes Modell für AKI und Nierenfibrose. Zu den Vorteilen des IRI-Modells gehört die visuelle Bestätigung, ob eine Ischämie-Reperfusion erreicht wurde, und die Bestimmung des genauen Zeitpunkts des AKI-Beginns. Eine Klemmdauer, die lang genug ist, um einen breiten tubulären Schaden zu verursachen, ist jedoch mit einer hohen Mortalitätsrate verbunden, während eine kurze Klemmdauer keinen tubulären Schaden verursacht, was in diesem experimentellen Modell zu einer großen Variation im Verlauf des tubulären Schadens führt. Im Vergleich zum bilateralen Klemmmodell fungiert das rechte Nephrektomiegewebe, das im unilateralen renalen IRI-Modell entnommen wird, als Kontrolle und stellt das Nierenversagen sicher.
Die Nierenprobe wird unter Verwendung eines Glashomogenisators zerkleinert, wobei Proteine und Nukleinsäuren getrennt und DNA und RNA getrennt werden9. Die Gesamt-RNA, einschließlich miRNA, wird aus der Nierenprobe unter Verwendung einer auf Siliziumdioxidmembran basierenden Spin-Säule9 aufgereinigt. Anschließend wird die cDNA-Synthese (reverse Transkription) aus der Gesamt-RNA unter Verwendung von Poly(A)-Polymerase und Oligo-dT-Primern10 durchgeführt. Schließlich wird die miRNA-Expression mittels qRT-PCR unter Verwendung eines interkalierenden Farbstoffs10 bestimmt. Die qRT-PCR kann die Genexpression von Amplifikationsvolumina an Endpunkten im Vergleich zur PCR genauer quantifizieren. Die qRT-PCR misst hohe Konzentrationen und zeichnet sich durch einen großen Dynamikbereich aus, der eine genaue Quantifizierung ermöglicht, die von der Anzahl der Zyklen abhängt. Frühere Studien berichteten, dass einfache Verfahren verwendet werden könnten, um miRNAs in Geweben effektiv zu reinigen und zu detektieren 8,9,10. Es wurde berichtet, dass die in diesem Protokoll beschriebenen Methoden für die cDNA-Synthese (reverse Transkription) und den Nachweis der miRNA-Expression durch qRT-PCR unter Verwendung eines interkalierenden Farbstoffs eine hohe Genauigkeit und Sensitivität aufweisen10.
Darüber hinaus ist dieses Protokoll einfach und erzielt konsistente Ergebnisse zwischen den Laboren. Daher ist dieses Protokoll nützlich in Studien, die einen hochpräzisen und sensitiven miRNA-Nachweis in Maus-AKI-Nieren erfordern.
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Alle Tierversuchsprotokolle wurden von der Tierethikkommission der Medizinischen Universität Jichi genehmigt und in Übereinstimmung mit den Richtlinien für die Verwendung und Pflege von Versuchstieren aus dem Leitfaden für Labortiere der Medizinischen Universität Jichi durchgeführt.
1. IRI-Modell
HINWEIS: Überwachen Sie während des gesamten Eingriffs sorgfältig auf Unterkühlung, Darmbefeuchtung und Narkosetiefe.
2. Entnahme von Nierenproben
HINWEIS: Dieses Video hat eine Klemmzeit von 45 Minuten, wobei die Nieren 24 Stunden später entnommen werden.
3. Aufreinigung von miRNAs aus Nierenproben
HINWEIS: Hier werden Nierenproben mit einem Gewicht von 30 mg mit einem Glashomogenisator und einem Biopolymer-Zerkleinerungssystem in einer Mikrozentrifugen-Spin-Säule homogenisiert. Anschließend wird miRNA aus der Nierenprobe mit Hilfe einer Spin-Säule auf Siliziumdioxid-Membran-Basis isoliert.
4. Reverse Transkription von miRNA
HINWEIS: Hier werden 1,0 μg der isolierten RNA unter Verwendung von reverser Transkriptase, Poly(A)-Polymerase und Oligo-dT-Primern reverse-transkribiert.
5. qRT-PCR von miRNA
HINWEIS: Die qRT-PCR von miRNA wird unter Verwendung eines interkalierenden Farbstoffs durchgeführt. Hier wurden Primer für U6 small nuclear 2 (RNA-2), miRNA-17-5p, miRNA-18a-5p, miRNA-21a-5p, miRNA-132-3p, miRNA-212-3p, miRNA-223-3p und miRNA-574-5p verwendet.
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Hier wurde das miRNA-Expressionsprofil in AKI-Mäusen untersucht. Das miRNA-Expressionsprofil wurde in verschiedenen Organen und Geweben von Mäusen untersucht. MiRNAs sind wichtige posttranskriptionelle Regulatoren und werden derzeit ausgiebig bei der Charakterisierung einer Vielzahl von Krankheiten, einschließlich AKI, untersucht. MiRNAs haben das Potenzial, zur Aufklärung pathologischer Zustände beizutragen und bei der Behandlung von AKI12 eingesetzt zu werd...
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Unter Verwendung des in diesem Manuskript vorgestellten Protokolls wurden miRNAs aus der Niere von IRI-Mäusen erfolgreich aufgereinigt und mittels qRT-PCR nachgewiesen. Zu den kritischen Punkten des IRI-induzierenden Verfahrens im Protokoll gehört die sorgfältige Überwachung der Körpertemperatur und der Anästhesiekonzentrationen, von denen bekannt ist, dass sie AKI20 beeinflussen. Die Stärke dieses Protokolls besteht darin, dass es eine visuelle Bestätigun...
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Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.
Wir danken Nam Nguyen, PhD, für die Bearbeitung eines Entwurfs dieses Manuskripts.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bent Tip Tapered Tweezers without Hook | Natsume Seisakusho | MA-47 | |
Buffer RLT | Qiagen | 79216 | wash buffer 1 |
Buffer RWT | Qiagen | 1067933 | wash buffer 2 |
C57B6 mice | SLC | not assign | |
forcep with Teeth | Natsume Seisakusho | MA-49 | |
forcep without Teeth | Natsume Seisakusho | MA-48-1 | |
Hemostatic clips | Natsume Seisakusho | KN−353 | |
MicroAmp Optical 96 well reaction plate for qRT-PCR | Thermo Fisher Scientific | 4316813 | 96-well reaction plate |
MicroAmp Optical Adhesive Film | Thermo Fisher Scientific | 4311971 | adhesive film for 96-well reaction plate |
miRNA-132-3p primer | Qiagen | MS00003458 | 5'UAACAGUCUACAGCCAUGGUCG |
miRNA-17-5p primer | Qiagen | MS00029274 | 5'CAAAGUGCUUACAGUGCAGGUAG |
miRNA-18a-5p primer | Qiagen | MS00031514 | 5'UAAGGUGCAUCUAGUGCAGAUAG |
miRNA-212-3p primer | Qiagen | MS00003815 | 5'UAACAGUCUCCAGUCACGGCC |
miRNA-21a-5p primer | Qiagen | MS00009079 | 5'UAGCUUAUCAGACUGAUGUUGA |
miRNA-223-3p primer | Qiagen | MS00003871 | 5'UGUCAGUUUGUCAAAUACCCCA |
miRNA-574-5p primer | Qiagen | MS00043617 | 5'UGAGUGUGUGUGUGUGAGUGUGU |
miRNeasy Mini kit | Qiagen | 217004 | silica-membrane based spin column |
miScript II RT kit | Qiagen | 218161 | |
miScript SYBR Green PCR kit | Qiagen | 218073 | |
QIA shredder | Qiagen | 79654 | biopolymer-shredding system in a micro centrifuge spin-column |
QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | 79306 | phenol/guanidine-based lysis reagent |
QuantStudio 12K Flex Flex Real-Time PCR system | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | real-time PCR instrument |
QuantStudio 12K Flex Software version 1.2.1. | Thermo Fisher Scientific | 4472380 | real-time PCR instrument software |
RNU6-2 primer | Qiagen | MS00033740 | not disclosed |
surgical scissors | Natsume Seisakusho | B-2 | |
Vascular clip applier | VITALITEC | 1621420 |
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