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Method Article
Pour analyser la fonction des ARNlnc dans des processus dépendant du temps tels que l’instabilité chromosomique, un effet d’inactivation prolongé doit être obtenu. À cette fin, nous présentons ici un protocole qui utilise des oligonucléotides antisens modifiés pour obtenir une neutralisation efficace dans les lignées cellulaires pendant 21 jours.
Les ARN longs non codants (ARNlnc) jouent des rôles régulateurs clés dans l’expression des gènes au niveau transcriptionnel. Des preuves expérimentales ont établi qu’une fraction substantielle de lncRNA s’accumule préférentiellement dans le noyau. Pour l’analyse de la fonction des ARNlnc nucléaires, il est important de parvenir à une neutralisation efficace de ces transcrits à l’intérieur du noyau. Contrairement à l’utilisation de l’interférence ARN, une technologie qui dépend de la machinerie de silençage cytoplasmique, une technologie d’oligonucléotide antisens (ASO) peut réaliser l’inactivation de l’ARN en recrutant la RNase H dans les duplex ARN-ADN pour le clivage de l’ARN nucléaire. Contrairement à l’utilisation d’outils CRISPR-Cas pour l’ingénierie du génome, où des altérations possibles de l’état de la chromatine peuvent se produire, les ASOs permettent l’inhibition efficace des transcrits nucléaires sans modifier le génome. Néanmoins, l’un des principaux obstacles à l’inactivation médiée par l’ASO est son effet transitoire. Pour l’étude des effets à long terme du silençage de l’ARNlnc, il est nécessaire de maintenir un knockdown efficace pendant une longue période. Dans cette étude, un protocole a été développé pour obtenir un effet knockdown pendant plus de 21 jours. L’objectif était d’évaluer les effets cis-régulateurs de l’inactivation de l’ARNlnc sur le gène codant adjacent RFC4, qui est lié à l’instabilité chromosomique, une condition qui n’est observée qu’au fil du temps et du vieillissement cellulaire. Deux lignées cellulaires humaines différentes ont été utilisées : la PrEC, cellules épithéliales primaires normales de la prostate, et la HCT116, une lignée cellulaire épithéliale isolée du carcinome colorectal, qui a permis de réduire avec succès les lignées cellulaires analysées.
La grande majorité du génome humain est transcrite, ce qui donne lieu à une grande variété de transcrits, y compris les ARNlnc, qui, en nombre, dépassent le nombre de gènes codants annotés dans le transcriptome humain1. Les ARNlnc sont des transcrits de plus de 200 nucléotides qui ne codent pas pour les protéines 2,3 et ont récemment été examinés pour leurs fonctions régulatrices importantes dans la cellule4. Il a été démontré que leurs fonctions dépendent de leur localisation subcellulaire5, comme le noyau où une fraction significative des ARNlnc s’accumulent et participent activement à la régulation transcriptionnelle6 et au maintien de l’architecture nucléaire7, entre autres processus biologiques 8,9,10.
Pour la caractérisation fonctionnelle des ARNlnc nucléaires, des méthodes capables d’induire un knockdown (KD) dans le noyau doivent être utilisées, et les ASOs sont un outil puissant pour faire taire les transcrits nucléaires. En général, les ASOs sont des séquences d’ADN simple brin de ~20 paires de bases qui se lient à l’ARN complémentaire par appariement de bases Watson-Crick 11,12,13 et peuvent modifier la fonction de l’ARN par des mécanismes qui dépendent de leur structure chimique et de leurs modifications 13,14. Les modifications chimiques de l’ASO peuvent être divisées en 2 grands groupes : les modifications du squelette et les modifications de l’anneau glucidique 2'15, qui sont toutes deux destinées à augmenter la stabilité en conférant une résistance élevée aux nucléases, mais aussi à renforcer l’effet biologique recherché13,16. Parmi les modifications du squelette, les liaisons phosphoramidate morpholino (PMO), thiophosphoramidate et morpholino sont largement utilisées à des fins telles que l’interférence dans l’épissage17,18 en servant d’agents bloquants stériques19 mais pas pour induire la dégradation du transcrit. Une autre modification du squelette est la liaison phosphorothioate (PS), l’une des modifications les plus couramment utilisées dans les ASO. Contrairement aux modifications mentionnées précédemment, les liaisons PS n’interfèrent pas avec le recrutement de la RNase H12,20, permettant ainsi l’inactivation de l’ARN. Cependant, il existe également une grande variété de modifications de l’anneau de sucre2' 21 ; néanmoins, dans le but de neutraliser l’ARN, parmi les modifications qui induisent des effets de silençage efficaces, on trouve les acides nucléiques verrouillés (LNAs)22, 23 et la modification 2'-O-méthyl24. Même si les LNA se sont avérés très efficaces pour l’inactivation par rapport à d’autres modifications25, ils peuvent induire des effets indésirables tels que l’hépatotoxicité26 et l’induction de l’apoptose in vivo et in vitro27.
Dans le but de l’inactivation de l’ARN, les ASOs avec les modifications appropriées mentionnées ci-dessus peuvent recruter les RNases H1 et H220,28, et ces enzymes sont recrutées dans des hybrides ADN-ARN et clivent l’ARN cible, libérant l’ASO13. Les produits d’ARN de ce clivage sont ensuite traités par la machinerie de surveillance de l’ARN, ce qui entraîne une dégradation de l’ARN29 sans modifier la région génomique d’intérêt, contrairement à d’autres techniques telles que les systèmes CRISPR-Cas, où les modifications de l’état de la chromatine peuvent créer des effets biologiques indésirables30. Malgré les avantages de la technologie ASO, les effets temporaires de silençage dus à la division cellulaire ou à la dégradation de l’ASO au fil du temps constituent un obstacle à surmonter lors de l’étude de processus dépendants du temps tels que l’instabilité chromosomique (CIN)31.
En particulier, la CIN est définie comme une augmentation du taux de modifications du nombre et de la structure des chromosomes par rapport à celles des cellules normales32 et résulte d’erreurs dans la ségrégation des chromosomes pendant la mitose, conduisant à des altérations génétiques qui sont à l’origine de l’hétérogénéité intratumorale33 au fil du temps. Ainsi, la CIN ne peut pas être évaluée uniquement en trouvant un caryotype aneuploïde. Pour l’étude et l’évaluation correctes de la CIN en culture cellulaire, il est important de surveiller les cellules au fil du temps. Pour l’étude des effets d’un KD d’ARNlnc sur la CIN, une méthodologie permettant un effet KD prolongé est nécessaire. À cette fin, des ASOs ont été utilisés dans ce protocole, où lncRNA-RFC4 a été réduit au silence avec succès dans les lignées cellulaires humaines HCT115 et PrEC pendant 18 et 21 jours, respectivement. Ce transcrit est un ARNlnc non caractérisé de 1,2 kb de longueur, et sa localisation génomique est sur le chromosome 3 (q27.3). Il est adjacent au gène codant pour la protéine RFC4, un gène associé à la CIN dans différents types de cancer humain 34,35,36.
REMARQUE : Ce protocole est destiné à être exécuté uniquement par du personnel de laboratoire ayant de l’expérience dans les procédures de sécurité de laboratoire. Il est essentiel de lire correctement les fiches de données de sécurité de tous les réactifs et matériaux utilisés dans ce protocole avant de commencer à manipuler des matières et des équipements dangereux. Il est essentiel de lire, de comprendre et de respecter toutes les exigences de sécurité indiquées dans le manuel de sécurité du laboratoire de votre établissement tout au long du protocole. L’élimination de tous les déchets biologiques et chimiques doit être effectuée conformément au manuel de gestion et d’élimination des déchets de l’établissement. S’ils ne sont pas manipulés avec soin et conformément aux pratiques de laboratoire sécuritaires, les matériaux et l’équipement utilisés dans ce protocole peuvent causer des blessures graves. Suivez toujours le manuel de laboratoire de sécurité et les procédures de sécurité de l’établissement.
1. Conception des organismes de réglementation
2. Préparation des cellules
REMARQUE : Travaillez à l’intérieur du capot de culture cellulaire chaque fois que des lignées cellulaires, des solutions, du matériel ou tout produit à utiliser lors de la manipulation de la culture cellulaire sont manipulés. Lors de la manipulation de liquides pour la culture cellulaire, utilisez toujours des pipettes sérologiques stérilisées ou des micropipettes avec des pointes stérilisées. Respectez et respectez toujours toutes les exigences de sécurité indiquées dans le manuel de sécurité du laboratoire de l’établissement pendant toute la durée du protocole.
3. Transfection
4. Récolte et passage des cellules
REMARQUE : La récolte et le passage des cellules sont effectués tous les 2 cycles de transfection et après les 2e, 4eet 6ecycles de transfection. Le temps moyen de prélèvement dans les cellules HCT116 était de 6 jours après les 1re, 3eet 5e transfections, et pour les cellules PrEC, le temps moyen était de 7 jours après les 1re, 3e et 5e transfections. Le point temporel de la transfection diffère pour les deux lignées cellulaires utilisées dans ce protocole. Pour HCT116, les 2e, 3e, 4e, 5e et 6e transfections sont effectuées respectivement 3, 6, 9, 12 et 15 jours après la première transfection. Pour la PrEC, les 2e, 3e, 4e, 5e et 6e transfections sont effectuées respectivement 3, 7, 10, 14 et 18 jours après la première transfection. Reportez-vous à la chronologie de la figure 3 pour vérifier les points de temps pour la transfection, le passage et la récolte.
5. Extraction d’ARN et RT-PCR
Dans le protocole actuel, l’utilisation d’ASOs a été adaptée à la KD d’un ARNlnc nucléaire pendant une période prolongée dans les lignées cellulaires humaines PrEC et HCT116.
Certes, l’expérience KD a été couronnée de succès dans la lignée cellulaire PrEC pendant 21 jours de l’expérience, comme l’observe la figure 4. Pour confirmer cette affirmation, en plus d’analyser l’expression dans les jours de ...
Comme mentionné précédemment, les ARNlnc ont des fonctions régulatrices clés dans la cellule ; Ainsi, la dérégulation de ces transcrits peut être impliquée dans des maladies. Le cancer est l’une de ces maladies caractérisée par une dérégulation de l’ARNlnc43,44. Dans cette maladie, les ARNlnc sont connus pour jouer des rôles régulateurs importants en tant qu’oncogènes45 ou suppresseur...
Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.
Montiel-Manriquez, Rogelio est un étudiant au doctorat du Programa de Doctorado en Ciencias Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) et a reçu une bourse CONACyT avec le numéro CONACyT CVU : 581151.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
15ml Centrifuge Tubes - 15ml Conical Tubes | Thermo Fisher Scientific | 339650 | |
Corning 100 mm TC-treated Culture Dish | Corning | 430167 | Surface area:55 cm2 |
Corning 35 mm TC-treated Culture Dish | Corning | 430165 | Surface area: 9 cm2 |
DPBS, no calcium, no magnesium | Thermo Fisher Scientific | 14190144 | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | ATCC | 30-2020 | |
HCT 116 cell line | ATCC | CCL-247 | |
HEPES, 1M Buffer Solution | Thermo Fisher Scientific | 15630122 | |
Integrated DNA Technologies | NA | NA | https://www.idtdna.com/ |
Lipofectamine RNAiMAX Reagent | Thermo Fisher Scientific | 13778150 | |
McCoy's 5A medium | ATCC | 30-2007 | |
Normal Human Primary Prostate Epithelial Cells (HPrEC) | ATCC | PCS-440-010 | |
Nucleotide Blast NCBI | NA | NA | https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi |
Opti-MEM Reduced Serum Media | Thermo Fisher Scientific | 31985070 | |
PBS (10X), pH 7.4 | Thermo Fisher Scientific | ||
Prostate Epithelial Cell Basal Medium | ATCC | PCS-440-030 | |
Prostate Epithelial Cell Growth Kit | ATCC | PCS-440-040 | |
Reverse complement online tool | NA | NA | https://www.bioinformatics.org/sms/rev_comp.html |
RNAfold WebServer | NA | NA | http://rna.tbi.univie.ac.at//cgi-bin/RNAWebSuite/RNAfold.cgi |
RNase-free Microfuge Tubes, 1.5 mL | Thermo Fisher Scientific | AM12400 | |
TrypLE Express Enzyme (1X), no phenol red | Thermo Fisher Scientific | 12604013 | Trypsin-EDTA solution |
Trypsin Neutralizing Solution | ATCC | PCS-999-004 | |
Trypsin-EDTA for Primary Cells | ATCC | PCS-999-003 | |
UCSC Genome Browser, Human (GRCh38/hg38) | NA | NA | https://genome.ucsc.edu/ |
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