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我々 は遺伝子とマイクロ Rna 解析のための異なる脳の領域からの異なる細胞集団のサンプルを取得するマイクロダイゼクション キャプチャの使用について説明します。このテクニックにより、ラットの脳の特定の領域における外傷性脳損傷の影響の研究です。
興味の特定の脳の領域を分離する機能は、空間的な配分を保持しない組織脱退の技術で妨げられますことができます。プロセス自体は、個々 の細胞における発現パターンを変更できますのでこのようなテクニックも潜在的遺伝子発現解析を傾斜します。ここで染色プロトコルとラットの脳アトラスの指導変更ニッスル (クレシル バイオレット) を用いた外傷性脳損傷 (TBI) によって影響を受ける特定の脳部位を選択的に収集するレーザー キャプチャ レーザーマイクロダイ セクション (LCM) 手法について述べる。LCM では、ネイティブの位置と解剖学的ランドマークを使用して、それぞれの領域を識別するために能力の脳領域へのアクセスを提供します。このため、LCM は、TBI の脳領域特異的遺伝子発現を調べる以前使用されています。このプロトコルでは、同じ動物内の異なる脳領域における遺伝子とマイクロ Rna 発現の TBI 変化の検討ができます。この議定書の原則を改正し、他の病気および/または動物モデルにおけるゲノム発現を調べる研究の広い範囲に適用できます。
哺乳類の脳は非常に複雑な異種細胞のタイプ1の何千もの何百もの。確かに、人間研究を示しているが、前頭葉などの地域で構造の白と灰色で機能の違いがはっきりと発散の転写プロファイル2で反映されます。脳の多様性は、遺伝子発現データを解釈するための主要な障害をされているおよび脳損傷のフィールド。前臨床試験においてこのあいまいさは脳損傷3の治療の失敗の臨床試験の何百もをその後もたらした。
我々 は外傷性脳損傷 (TBI) を勉強するレーザー キャプチャ レーザーマイクロダイ セクション (LCM) 方法を使用-ラット脳で4海馬、記憶・学習の5に不可欠な脳の領域に焦点を当てて遺伝子調節不全を誘発します。キャプチャをレーザーし、両方死ぬと神経細胞生存遺伝子発現を解析する能力は私たちに TBI6後結果 (ニューロン生存) を決定する遺伝子発現の確率の役割のより深い理解を与えます。LCM テクニックも若くて老化マウス7またはラット8を比較するとき、海馬ニューロンの TBI の効果を調査するのに役立ちます証明しています。
ラットと人間の TBI 患者エグゼクティブ関数 (すなわち前頭皮質9) と TBI 併存疾患; に関連付けられている地域を中心に、TBI によって悪影響を受けるラット脳の他の地域を調べた最近の研究でこれらの合併症は、うつ病 (すなわち核側坐10) と概日リズム障害 (視交叉上核11) に含まれます。前の調査、Huusko と Pitkanen12 Drexelら13は、視床と視床下部の遺伝子発現を調べるため、LCM を使用しました。我々 の研究に基づいて、これらの事前の観測とその他の 4 つの脳領域が含まれています。TBI 後誘導地域固有の分子レベルの変化を勉強するには、識別と LCM システムを使用してこれらの領域のセルの取得の専門知識を得るために必要だった。紫外線カット、赤外線 (IR) レーザーは、必要な脳の領域の正確な顕微解剖を許可します。ここでは、識別し、実験流体パーカッション脳損傷による特異的影響を受けるキャプチャ 4 ラット脳領域をレーザーに14ラットの脳アトラスの定位座標に導かれるこの LCM システムの使い方について述べる4。
注: すべての動物実験は、ケアとの使用のため国立の機関健康ガイドの指示に従って、機関動物ケアとテキサス メディカル支店、ガルベストン、テキサス州の大学の利用委員会によって承認されて。実験動物 (第 8 版、国立研究評議会).
1 です。 組織の採取、領域の同定と押します
2。プロトコルを汚す
3。定位アトラス ガイド レーザーキャプチャー LCM システム
図 1に示す回路図は、特定の脳領域や潜在的なストリーム分析アプリケーションのガイド付きアトラス LCM の全体的なワークフローを示します。本研究は、TBI の病態と合併症の発展に関連する 4 つの脳領域に焦点を当て: FrA、AcbC、SCN、および Hp。特定の脳部位の LCM に制限は、図 2 (A, D, G, J)で見ることができる解剖学的位置が頻繁に定義された境界の欠如によって隠されることです。断面をガイドし、特定領域のキャプチャをレーザーの脳アトラスの使用は、ターゲット以外の脳領域のサンプル汚染の可能性を低減できます。ケア区分中およびニッスル染色後組織ランドマークに従う、LCM の技術は細胞、核、または地域の15の離散集団を取得の非常に一貫した手段を提供できます。これらの研究の長期的な目標は、遺伝子およびマイクロ Rna、代理として使用できる可能性のある脳領域特定損傷の非侵襲的なバイオ マーカーを同定します。このバイオ マーカー開発パイプラインの最初のステップは、実験的脳外傷後の組織特異的転写変化特性です。これらのデータは、傷害による生体の循環の変化に、関連付けることが。
提示された手順が量的なリアルタイム PCR (RT qPCR) 前に総 LCM RNA の逆転写によって RNA 分析を許可するために RNA の劣化のリスクを軽減するために最適化されました。(大小の RNA 種を含む) の総 RNA が個々 の脳領域からレーザー捕獲をした組織の列に基づく分離メソッドを使用して分離されました。分離のプロシージャの後、RNA の整合性、品質、および数量を評価するには、RNA サンプルが簡単に 70 ° C で変性しを RNA アナライザーで実行します。定性的な測定には、 (図 3)、全体的な劣化の代表をすることができます、18 s、28 s rRNA バンドのピーク振幅を分析し、「RNA 整合性番号」(鈴) を使用してが含まれています。丁寧な RNase フリー テクニックを使用している場合 RNA から分離された LCM サンプル通常 6 - 8 厘の結果。低りんは RNA の品質を意味することができ、遺伝子とマイクロ Rna の発現解析の正確さを減らすことができる可能性があります。逆に、高い凛は RNA 解析から生成された結果の妥当性に自信を向上できます。
RT qPCR は、個々 の遺伝子と (図 4) のマイクロ Rna のプライマー ・ プローブ セットを用いて行った。約 1 ng のトータル RNA の cDNA に逆転写され、qPCR 製造元のプロトコルに従って行われた前にあらかじめ増幅します。傷害関連遺伝子の研究ではこの評価には、 BCL2 関連付けられている X、アポトーシス レギュレータ(バックス)、 B 細胞 CLL/リンパ腫 2 (Bcl 2)カスパーゼ 3、Apoptosis-Related システイン ペプチダーゼ(Casp3) が含まれています。、脳由来神経栄養因子(Bdnf) とキャンプの応答要素結合蛋白質 1 (Creb)。ミール 15 b は、個々 の死にかけているニューロンの実験的脳外傷後に変更するのに示されているために選ばれました。それがまた検証実験と bioinformatically 予測生存関数 (未発表データ) を持つ遺伝子ターゲット。正規化された倍変化率は、それぞれ TBI 動物と素朴なコントロールは、正規化を内因性遺伝子 (Gapdh) または小さな RNA (U6) 遺伝子とマイクロ Rna の発現レベルを比較する ΔΔCt 法によって計算しました。1 上記フォールドの変更は遺伝子またはマイクロ Rna、全体的なアップレギュレーションを示し、逆に、倍変更 1、ダウンレギュレーションを示すより低い。統計分析ことを示した重要な変更 TBI、素朴な制御 (p ≤ 0.05) 間の遺伝子発現の脳の領域を依存していた。TBI と素朴なコントロール間ミール 15 b 式で大幅な変更が検出されなかったが、脳領域依存の方法で上位と下位の表現する傾向があった。そのさらに最適化はマイクロ Rna 発現の変化を評価する必要があるされました。また、サンプル サイズが小さすぎるために一部の式で自然な可変性のための統計的有意性を得ることが可能です。将来の研究は、その遺伝子をように sham 動物と TBI、手術の準備のためにないマイクロ Rna 発現変動に起因しています。
図 1。下流のゲノム解析のアトラス ガイド LCM のワークフロー 。(A ~ F)動物の準備から下流 qPCR 解析までの手続き: (A)成人、男性スプレイグ ラット (年齢と体重 300 g 〜 6 週間)、麻酔、流動打楽器、TBI を受けるし、人道的安楽死の外傷後 24 h。(B)新鮮な冷凍脳の切片 (30 μ m) は、Paxinos とワトソンのラット脳アトラスから特定の脳領域 (FrA、AcbC、Hp、SCN) の座標に基づいています。(C)セクション、固定、ニッスル染色 (1% クレシル バイオレット)、脱水、乾燥空気です。(D). LCM に対して LCM システムと脳領域を同定しました。(E) LCM マクロ キャップ セル換散バッファーの 100 μ L と RNase フリーの 0.5 mL チューブに転送し、下流のゲノム解析のための RNA の隔離まで-80 ° C で保存されています。RNA は、TBI の後および/または興味(F)の脳部位間ターゲット分子の発現を調べる遺伝子やマイクロ Rna の RT qPCR 解析のためのリバース転写をすることができます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2。TBI の LCM に脳の領域が影響を受けます。ティッシュ セクションの収集した同側から IR と UV 損傷部位の代表的な画像レーザー LCM システム上の関数(A-私)。組織はクライオスタット (30 μ m) の断面、ペン膜スライド上で収集されました。セクションされたクレシル バイオレット (1%) とニッスル染色、固定し、Paxinos とワトソンのラット脳アトラスで参照される解剖学的ランドマークに基づいて特定の脳領域を識別するために水分を取り除かれます。(A ~ C)前頭連合野 (GrDG) 歯状回の顆粒層の完全に形成された角の横にある海馬 (Hp) の CA2、CA1、CA3 錐体層 (FrA) (D-F)コンポーネントの領域。(G-私)核側坐コロラド州の領域(AcbC) 再近位及び前交連 (aca) を。(J K)視交叉上核 (SCN) 索交叉 (och) を。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3。RNA の品質の代表スキャンします。代表エレクトロフェロ LCM から派生した RNA の関連付けられたゲル画像収集組織(A ~ D)。エレクトロフェロと関連付けられたゲル画像 18 s、28 s rRNA のピークとゲルのバンドの外観に基づいてそのまま RNA を示しています。この RNA はすべてのゲノムなどのダウン ストリーム アプリケーションおよびプロテオーム解析に適しています。(A)前頭連合野 (FrA) RNA。鈴 6.1。(B)海馬 (Hp) RNA。鈴 4.4。(C)側坐核はコア (AcbC) RNA です。鈴 7.3。(D)視交叉上核 (SCN) の RNA。鈴 7.6。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4。脳の地域固有の遺伝子とマイクロ Rna 発現を介してRt-qpcr のストリーム分析します。TBI 後捕獲レーザー脳領域に個々 Rt-qpcr (バックス、Bcl 2、Bdnf、Casp3、Creb) 興味の遺伝子に関心 (ミール-15 b) のマイクロ Rna を行った (Hp と AcbC n = 5、FrA n = 4) 無傷素朴な動物と比較して、(n = 4)。Hp、AcbC、FCx。 データは素朴なコントロール脳領域と比較して正規化された倍変化率として提示の TBI 病態に関連する遺伝子の解析を行った (ウェルチの補正 ± SEM; と対になっていない t 検定 * p ≤ 0.05) (A)。ミール-15 b 異なる脳部位での発現は素朴なコントロール (± SEM) と比較して正規化されたフォールドの変更として表示(B)。SCN からのデータ (n = 2) 含まれていません。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
哺乳類の脳の分子研究は、LCM 必須の技術となっています。この記事は、LCM システムで IR と UV カット レーザーの組み合わせを使用して哺乳類の脳のあらゆる領域のゲノム変化をキャプチャすることができますを示しています。これらの地域を含むクレシル バイオレットまたはヘマトキシリンとエオシン等の従来の LCM と互換性のある汚れを特定。速度のレーザー ・ キャプチャ ・ プロセスおよびペン膜スライドの厚み 30 μ m セクションに LCM を実行する機能できますが、また、下流のすべてのタイプの適切な品質の LCM 試料からの RNA を隔離するだけでなく細胞サンプルの十分な量を得るゲノム解析;これらの分析は、マイクロ アレイ16、PCR アレイ17、定量的リアルタイム PCR18 をなど。
我々 のデータは、LCM 組織を利用した研究の根拠を提供します。我々 を見つけるそのミール 15 b は海馬と皮質 (図 4) で亢進側坐核でダウンレギュ レートと生物学的脳で TBI の差動効果の理解に関連します。以前の研究は、傷害に皮質神経の脆弱性の増加が否定的 Bcl 219などの生存遺伝子を調整するいくつかの Mirna の発現に起因を提案しました。ターゲット スキャン解析では、Bcl 2 ミール-15 b; によって規制されています従って、私達のデータ提案理由は機械論的説明、脳の特定の領域(すなわち、FCx) TBI に選択的に受けることがあります。ほとんどの遺伝子が複数の miRNAs によって規制されているし、特定のターゲット遺伝子に任意の 1 つの miRNA の変更を関連付けることは困難を覚えていることが重要です。また、これらのデータは、遺伝子とマイクロ Rna 発現の特定の変化が地域固有の脳損傷のマーカーとして使用されることを示します。確かに、我々 が現在使用してこれらのデータ研究にどのように新しい神経保護作用の抗うつ薬のプロパティを持つ薬剤化合物は特異的精神神経疾患にリンクされている脳領域における遺伝子とマイクロ Rna 発現を影響します。我々 の研究の 1 つの制限は、LCM のスライドの準備プロセスの複数のステップの間に RNA の整合性が損なわになる可能性があります。このプロトコルでは、RNA の劣化のリスクを軽減するために必要な手順について説明します。別の制限は、統計の計算に使用される比較的小さなサンプル サイズです。将来的に研究、サンプル サイズの増加は、個々 の動物の間で遺伝子および miRNA 発現の変異の影響を軽減する必要があります。
LCM の便益は、人間の病気や病変組織20,21,22,23のモデル動物を用いた並進のゲノム研究で実現されます。特定の細胞集団をキャプチャする機能、異なる脳の領域の転写プロファイルなければ多くの細胞タイプの不可知と解読のミックスです。脳損傷研究の LCM メソッドを使用すると、脳領域特定バイオ マーカーの線引きし、TBI の血漿中バイオ マーカーとの関連性を理解する、現在の取り組みにつながっています。
著者が明らかに何もありません。
我々 は彼女の助けのこの原稿を編集エリザベス サムナーを認識したいと思います。このプロジェクトのための資金によって提供された一部ムーディーズ プロジェクト並進外傷性脳傷害研究と RO1NS052532 の。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Arcturus Laser Capture Microdissection System | Applied Biosystems (Life Technologies) | ||
Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | G2939AA | |
Agilent 6000 Pico Kit | Agilent Technologies | 5067-1513 | |
Arcturus PEN Membrane Glass Slides | Applied Biosystems (Life Technologies) | LCM0522 | |
Capsure LCM caps | Applied Biosystems (Life Technologies) | LCM0211/LCM0214 | |
Cresyl Violet Acetate | Sigma-Aldrich | C5042-10G | |
Xylene (Histological grade) | Fisher Scientific | X3P-1GAL | |
Ethanol 200 proof (Histological grade) | UTMB Pharmacy | ||
RNAqueous Micro- Kit | Life Technologies (Ambion) | AM1931 | |
Taqman Gene Expression Primer/Probes | Applied Biosystems (Life Technologies) | 4331182 | |
Taqman microRNA Expression Primer/Probes | Applied Biosystems (Life Technologies) | A25576 | |
Lightcycler 96 System | Roche |
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