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단세포 표현 프로 파일링 개별 세포의 자세한 유전자 발현 분석을 수 있습니다. 우리는 cardiomyocytes의 격리를 위해 방법을 설명하고, 구체적인 목표의 전체 transcriptome의 microarray 또는 qPCR 중 하나에 대한 결과 lysates를 준비.
수많은 연구 심장 조직의 homogenates에서 유전자 발현 변화를 조사하고 있지만, 이것은 조직 내의 세포 사이의 고유의 확률적 변화를 공부하고 방지할 수 있습니다. 마우스 마음 collagenase 재관류를 통해 순수한 cardiomyocyte 인구의 격리는 전체 transcriptome 유전자 발현에 대한 단세포 microarrays의 생성, 또는 nanofluidic 배열을 사용하여 특정 대상의 qPCR을 용이하게합니다. 우리는 여기서 마음에서 격리 cardiomyocytes의 단일 세포 유전자 발현 프로파일을 조사하는 절차를 설명합니다. 이 패러다임은 유전자 발현의 평가 (그림 1) 종래의 전체 조직 워크플로를 사용 가능한 경우는 아니지만 (조직 내의 세포 사이의 예제 분산을위한) 의미에 의존하지 않습니다 흥미 통계 평가 수 있습니다. 우리는 전에 microarrays의 사용을 용이하게 이중 좌초 cDNA의 단일 세포 transcriptome 항복 마이크로 그램의 강력한 증폭을 달성ndividual 세포. 절차에서는 사용하고 자신의 디자인을 사용자 정의할 수있는 기능들의 편리를 위해 선택되었다 NimbleGen 배열의 사용을 설명합니다. 또는 반대 transcriptase - 구체적인 목표 증폭 (RT - STA) 반응, nanofluidic PCR에 의한 대상의 수백 qPCR을 허용합니다. 어느 이러한 방식을 사용하여, 그것은 세포 사이의 표현의 다양성뿐만 아니라, 조직 내에서 드문 세포 유형의 표현 프로필을 검토을 검토하는 것이 가능합니다. 전반적으로, 단일 세포 유전자 표현 방식은 잠재적으로 전체 조직에서 생성된 전형적인 homogenates의 세포 수백만의 표현을 조사했을 때 일반적으로 밖으로 평균 아르 특이한 표현 프로파일을 식별할 수있는 데이터의 생성을 허용합니다.
1. 1 단계 - Cardiomyocyte 격리
최종 Conc. | G / L | g/500 ML | 10X 솔루션 G / L | |
NaCl | 130 MM | 7.597 | 3.3 | 75.97 |
KCl | 5 MM | 0.4 | 0.2 | 4.0 |
Pyruvic 산 | 3 NM | 0.33 | 0.165 | 3.30 |
HEPES | 25 MM | 5.96 | 2.85 | 59.6 |
MgCl 2 | 0.5 MM | 0.101 | 0.05 | 1.01 |
아니이PO 4monobasic | 0.33 MM | 0.04 | 0.02 | 0.40 |
우선당 | 22 MM | 3.96 | 1.98 | 39.6 |
소화의 버퍼 (세명이 솔루션의 aliquots 확인)를
소화 버퍼 B (다음 중 하나를 확인하십시오)
수집 버퍼 (이 중 하나를합니다)
중화 워시 버퍼 (이 중 하나를 확인하십시오)
** 소스 및 collagenase의 배치에 따라 효소 활동은 다를 수 있습니다. 그것은 오버 소화를 방지하기 위해이 버퍼에 추가 효소의 양을 최적화 할 수 있습니다.
2. 2 단계 - 단일 세포의 분리
3. 단계 3A - 단일 셀 qPCR 유전자 발현
(- 사전 개발 프로토콜 제 30 호 플루) 3,4 단일 세포에서 qPCR을 수행하기 위해서는 자신의 바이오 마크 Nanofluidic qPCR 배열에 대한 플루 Corporation에서 단일 세포 유전자 발현 위해 개발된 하나에서 적응 프로토콜을 사용합니다.
시약 | μL의 볼륨 (사람마다 반응) |
2X 반응 믹스를 CellsDirect | 5.0 |
윗첨자 III RT Plantinum DNA 형성 촉매 믹스 | 0.2 |
RT - STA의 프라이머 믹스 (200 nm의 각각의 분석) | 2.5 |
Nuclease 무료 H 2 O (또는 1X DNA 서스펜션 버퍼) | 1.3 |
합계 | 9.0 |
3. 3B 단계 - 단일 세포의 전체 transcriptome 증폭 및 microarray를
추출 및 증폭
라벨 및 NimbleGen의 유전자 발현 배열
심장 재관류가 잘 작동하면 격리시 자신의 전형적인 직사각형 형태를 유지 건강한 심장 세포의 높은 비율이있을 것입니다. 재관류가 잘 진행되지 않은 경우 다음 죽은 세포의 큰 비율 (그림 5에 이미지 참조)가있을 것입니다. 전지가 올바르게 중 WTA2 또는 RT - STA 방법에게를 사용하여 증폭하는 경우N 최종 제품은 NanoDrop 및 BioAnalyser (그림 6)에 의해 mRNA 샘플의 품질에 대한 후속 품질 관리 시험을 통과해야합니다. microarray 작업 흐름을 위해, 이것은 mRNA가 NanoDrop과 Bioanalyzer 모두에서 테스트 WTA 증폭 후 완료됩니다. 이 분석을위한 대표적인 긍정적인 결과는 그림 6에 표시됩니다. WTA2 샘플은 분광 광도계 NanoDrop 읽기뿐만 아니라 Bioanalyzer (BA) 칩 (그림 6)에서 electropherogram 판독 모두 강력한 증폭을 표시해야합니다. 안정 단일 세포의 microarray를 통해 발견되었습니다 유전자의 테이블은 예를 들어 (표 S1)로 포함되어 있습니다. qPCR 프로세스, 데이터의 품질 뇌관 세트가 원하는 제품 (그림 7) 확장되는 것을 보장하기 위해 PCR 반응의 끝에 용융 단계를 수행하여 평가하실 수 있습니다. 올바른 경우이 용융 단계는 특정한 용해 피크를 생성해야합니다. 이 지점을 설명하기 위해 nanofluidic qPCR 데이터의 하위 집합이 최고 녹기 t의 히트맵에 표시됩니다emperature (그림 8) 8. 이외의 특정 제품 5 부재를 보장하기 위해 용융 온도에 의한 PCR 제품의 품질을 평가하는 것이 가능합니다. 이지도의 각 행에 43 별도 qPCR의 assays (A1 - A43)에서 테스트 한 셀 샘플 (S1 - S40)를 나타냅니다. 이 그림에서, 그것은 일부 assays 매우 변수이며, 아마도 덜 신뢰성 높은 PCR의 특이성과 함께보다 안정적인 assays 이상의 것을 분명하다.
그림 1. 단세포 격리 및 유전자 발현 분석의 개요. 절차는 마우스 심장의 외과 제거 및 개별 cardiomyocytes의 고립을 설명합니다. 이 절차에서 설명하는 방법은 전체 transcriptome 증폭 (WTA) 이후 qPCR 또는 microarray 분석 중 하나에 대한 방법이 포함됩니다. WTA 절차는 다음 시그마의 유니버셜 primers의 바인딩 (B) mRNA에 용해 (A)로 시작수영장. 이러한 primers (C)와 증폭 (D) 단계의 확장 증폭 소재의 마이크로 그램을 만듭니다. 이 증폭은 다음 (E) microarray 절차에 대한 충분한 자료를 생성하는 반복됩니다.
그림 2. 마우스의 마음을 제거 incisions의 위치를 표현. 흉곽의 측면 벽 (A)을 따라 잘라 후 흉곽의 하부 여백 (B)를 따라 했네요. 여전히 마음을 cannulate 정도로 대동맥의를 떠나면서 위와 심장 아래의 혈관을 절단하면 제거하실 수 있습니다. 이미지 MJ 쿡 6 적응.
그림 3. 마우스의 흉부의 다이어그램. 점선은 H를 손상하지 않고 흉강의 심장을 절개하는 incisions (A)의 위치를 나타냅니다 eart 조직. 이미지 MJ 쿡 6 적응.
그림 4. 대동맥 아치와 가지의 이미지. 회색 라인은 대동맥 (A)를 잘라 어디에 이상적인 위치를 나타냅니다. 심장에 연결된 대동맥 나머지는 정맥 (B)의 끝이 대동맥 내에서 적절한 수준 (C)로 이동 있도록 cannulated입니다. 이미지는 F. 가일 라드 7 적응.
그림 5. 유전자 발현 분석을위한 단일 세포의 선택. 각 패널은 cardiomyocytes의 전형적인 형태를 보여주는 빛을 현미경으로 몇 군데 cardiomyocytes를 보여줍니다. 건강 cardiomyocytes은 녹색 화살표로 표시됩니다. 죽었거나 죽어 가고 있는데 전지는 빨간색 화살표로 표시됩니다. 이러한 죽은 세포는 분석에 사용할 수 없습니다.
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그림 6. 단세포 증폭을위한 품질 관리 WTA 결과. WTA 반응에서 증폭 성적에 적합 NanoDrop 분광 광도계 판독의 (A) 이미지. (B) BioAnalyzer 칩의 판독 세 증폭 세포에서 결과를 보여줍니다.
그림 7. qPCR의 증폭 곡선 (왼쪽 차트)와 피크 온도 곡선 (오른쪽 도표)를 용융. (A) 품질 분석에서 표현식 결과는 서로 다른 증폭 곡선에도 불구하고 하나의 용해 피크로 표시됩니다. (B) 표현 분석에 이상적되지 않습니다 높은 변수 용해의 봉우리를 가진 가난한 프라이머 세트에 대한 곡선을 용융.
단일 셀 qPCR 반응에 대한 그림 8. 품질 관리 결과이온. 이 열지도는 색상 규모로 용해 온도를 표시하기 위해 만들어졌습니다. 각 qPCR 분석에 대한 피크 용융 온도 (A1 - A43은) 40 개인 세포 (S1 - 40)에 표시됩니다. assays들은 용융 온도에 따라 클러스터했다. 각 분석에 대한 칼럼을보고 이것은 변화가 모든 샘플에 걸쳐 용해 볼 수 있습니다. 이 그림은 다른 사람들이 높은 변수이며, 따라서 단일 세포 분석에 적합하지 동안 일부 qPCR의 assays는 매우 구체적인 것을 보여줍니다.
테이블 S1. microarray 데이터의 보충 테이블. 이들 유전자들은이 큰 데이터 세트에 걸쳐 단일 cardiomyocytes에서 감지되는 견고에 따라 나열되어 있습니다. 이 유전자 목록은 일반적으로 단일 cardiomyocytes로 표현됩니다 유전자의 여러 검출의 감도를 나타냅니다.
이 메서드는 기능의 숫자뿐만 아니라 유전자 발현 연구에 대한 cardiomyocytes를 생성할 수있는 가능성이 있습니다. 단일 세포의 검사는 유전자 발현 분석에 급성장 지역입니다. 단일 세포 수준에서 transcriptional 수준을 검토의 장점은 전체 조직의 준비에서 가능하지 않은 순수한 세포 인구의 시험을 허용한다는 것입니다. 또한, 단일 세포 분석은 이전에 균질 8,9 것으로 생각되었다 세포 인구를 정의하는 각각의 세포에서 mRNA 수준의 확률적 변화의 시험을 수 있습니다. 자신의 유전자 표현 10,11,12에 잠재적으로 확률적 아르 유전자를 식별하는 이외에 방법은 또한 유전자 발현 프로파일에 의해 정의된 희귀 세포 집단의 식별을 허용합니다.
이 방법은 유전자 발현 분석에 흥미로운 가능성이 사용하는 다수의를 제공하고 있지만, som있다단일 세포의 사용에 전자주의 사항 및 고려 사항. 단일 세포 분석에 기본 제한은, 예를 들어 분산에 대한 관심의 메트 릭에 관련하여 통계적 중요성을 달성하기 위해 실험에서 충분한 세포의 모음입니다. 관심의 조직으로부터 격리 세포의 숫자가 제한되지 않습니다 경우에, 하나는 같은 차세대 시퀀싱, 또는 nanofluidic 배열과 같은 접근법을 사용하여 그룹 당 세포의 수백을 확인하실 수 있습니다. 하지만 일부 경우에, 관심의 조직에서 충분한 세포를 얻기에 어려움이있을 수 있습니다. 이 부분에서 대상 셀 형식의 컬렉션에 대한 특이한 시간 집중 과정으로 인해 발생할 수 있습니다. 그러나, 단일 셀 컬렉션을 진행하기 위해 신중 계획과 사전 준비는 여전히 제한된 기술 오류와 함께 엄격한 단일 세포 분석을 위해 허용할 수 있습니다. 그것이 고려되어야 그 결과를 검토하면, 세포 분리에 대해이 절차는 여러 studie에 사용되었습니다 비록 그s이 (현미경, 전기 생리학, 등), 격리 자체는 잠재적으로 유전자 발현에 영향을 수 있습니다. 생물 학적 샘플을 조작하는 방법과 마찬가지로, 당신의 결과의 결과를주의 깊게 단세포 표현은 조직 자체 기술하지 편견 대표하기 위해 검증해야합니다. 이러한 현장 하이브 리다이 제이션에서와 같이 방법은 손상 조직에서 이러한 결과를 확인하기 위해 유용합니다. 마지막으로, 그것은 생성된 데이터가 신중하게 품질 관리를위한 체크되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 그림 8에 표시된 데이터는 qPCR의 assays 이러한 분석 # 13 (A13)와 같은, 그들의 특이성이 매우 강력한하거나 그러한 분석 # 34 (A34)와 같은 기술적인 변화로 이어질 수있는 다양성의 높은 수준을 가지고 수 있습니다 보여줍니다.
무료 접속이 생산은 시그마 - 올드 리치를 후원합니다.
저자는이 프로토콜의 촬영 기간 동안 C. Zambataro의 기술 지원을 인정하고 싶습니다. 우리는 기꺼이 글렌 네이선 충격 센터 상을 의학 연구 (SM), Hillblom 재단과 국립 보건원에 대한 재단 (P30AG025708)와 PO1AG025901의 지원을 인정합니다. JMF는 노화 연구에 대한 책임 연구원에게 수여 T32AG000266에 의해 지원되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
NaCl | 시그마 - 올드 리치 | 71,378 | |
KCl | 시그마 - 올드 리치 | 60,128 | |
Pyruvic 산 | 시그마 - 올드 리치 | P4562 | |
Hepes | 시그마 - 올드 리치 | 54,457 | |
MgCl 2 | 시그마 - 올드 리치 | M1020 | |
아니 2 PO 4 일염기의 | 시그마 - 올드 리치 | P9791 | |
우선당 | 시그마 - 올드 리치 | G6721 | |
NaOH | 시그마 - 올드 리치 | 72,068 | |
EGTA | 시그마 - 올드 리치 | O3777 | |
CaCl 2 | 시그마 - 올드 리치 | 21,115 | |
단백 분해 효소, 유형 XIV | 시그마 - 올드 리치 | P5147 | |
Collagenase, 전을 입력합니다 | 워싱턴 | C9891 | |
1X의 DNA 서스펜션 버퍼 (10 MM 트리스, 산도 8.0, 0.1 MM EDTA (에틸렌 다이아 민 테트라 초산)) | TEKnova, | PN T0221 | |
BSA | 시그마 - 올드 리치 | B8667 | |
Pentobarbital 나트륨 | 헨리 Schein의 투어뇌려. 공급 * | 주문에 대한 공급 업체에 문의하십시오 | *는 수의사 또는 동물 전문 연구소를 통해 procured되어야합니다 |
IT를 ExoSAP | Affymetrix / USB | 78,201 | |
2X Rxn 믹스를 CellsDirect | Invitrogen | 11737-030 | |
윗첨자 III RT 플래티넘 DNA 형성 촉매 믹스 | Invitrogen | 10928-042 | |
RT - STA의 뇌관 믹스 | IDT | 사용자 정의 | |
Nuclease 무료 물 | 시그마 - 올드 리치 | W4502 | |
WTA2 | 시그마 - 올드 리치 | WTA2 - 50rxn | |
Qiaquick PCR 정화 키트 | Qiagen | 28,104 | |
Qiacube | Qiagen | 9,001,292 | |
NanoDrop 분광 광도계 | NanoDrop | 2000c | |
BioAnalyzer DNA 7500 키트 | 애질런트 | 7500 키트 | |
한 컬러 라벨링 키트 | 호슈 - NimbleGen | 5223555001 | |
뮤스 Musculus 12x135k 어레이 | 호슈 - NimbleGen | 5543797001 | |
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