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Method Article
마우스 모델의 눈물에서 RNA 및 단백질 바이오마커를 식별하는 것은 다양한 질병의 조기 진단에 큰 가능성을 제공합니다. 이 원고는 mRNA의 효능과 효율성을 최적화하고 마우스 눈물에서 단백질을 분리하기 위한 포괄적인 프로토콜을 제공합니다.
눈물막은 안구 표면뿐만 아니라 다른 조직과 장기에서도 병리학 관련 분자 변화를 반영할 수 있는 매우 역동적인 생체 유체입니다. 이 생체 유체의 분자 분석은 질병을 진단 또는 모니터링하고, 의학적 치료 효능을 평가하고, 가능한 바이오마커를 식별하는 비침습적 방법을 제공합니다. 시료의 양이 제한되어 있기 때문에 눈물 시료를 채취하려면 높은 품질과 최대 효율성을 보장하기 위해 특정 기술과 적절한 도구가 필요합니다. 인간을 대상으로 한 연구에서 다양한 눈물 채취 방법이 설명되었습니다. 이 기사에서는 실험 동물 모델, 특히 마우스에서 눈물 관련 단백질 정보를 추출하기 위해 특별히 맞춤화된 최적화된 프로토콜에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다. 이 방법에는 2개월 된 마우스의 눈물 생성에 대한 약리학적 자극, Schirmer 스트립을 사용한 샘플 수집, 표준 절차, SDS-PAGE, qPCR 및 디지털 PCR(dPCR)을 통한 프로토콜의 효능 및 효율성 평가가 포함됩니다. 이 프로토콜은 다양한 실험 패러다임에서 눈물 단백질 시그니처 연구에 쉽게 적용할 수 있습니다. 동물 모델을 위한 저렴하고 표준화되고 최적화된 눈물 샘플링 프로토콜을 수립함으로써 인간과 동물 연구 간의 격차를 해소하고 중개 연구를 촉진하며 안구 및 전신 질환 연구 분야의 발전을 가속화하는 것이 목표였습니다.
눈물은 혈장 초여과물로 간주되며, 혈장 혈청과 뇌척수액이 공유하는 생체 분자에서 상당한 중복이 있기 때문에 혈장 혈청과 뇌척수액 사이의 중간 유체로 설명되기도 합니다1. 인간의 눈물에는 단백질, 눈물 지질, 대사 산물 및 전해질이 포함되어 있는 것으로 보고되었습니다2. 최근에는 mRNA, miRNA 및 세포외 소포체와 같은 다른 생체 분자도 확인되었습니다 3,4,5,6,7.
인간의 경우 기저 눈물은 3 개의 층으로 구성된 눈물막에 위치하고 있습니다 : 외부 지질층은 눈물 표면을 매끄럽게 유지하여 우리가 그것을 통해 볼 수 있도록하고 눈물 증발을 방지합니다. 눈을 촉촉하게 유지하고, 박테리아를 격퇴하고, 각막을 보호하고, 눈물막의 90%를 구성하는 중간 수성층. 마지막으로 점액층(mucin-layer)은 각막과 접촉하여 눈물이 눈에 부착될 수 있도록 하는 고분자량 단백질군의 일종이다8. 안구 표면을 가로지르는 눈물 분포는 눈물샘에서 분비되는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 이 액체는 누관을 통해 안내되어 눈 표면을 통과하여 배액 채널로 흐릅니다. 눈을 깜빡일 때마다 눈물이 눈 전체에 고르게 분산되어 촉촉한 상태를 유지할 수 있다9.
눈물막은 안구 표면뿐만 아니라 다른 조직과 장기에서도 발생하는 분자 변화를 반영할 수 있는 매우 역동적인 생체 유체입니다. 이 생체 유체의 차등 발현 분석은 인간 질병에서 바이오마커를 발견하기 위한 유망한 접근 방식을 나타냅니다10,11. 다양한 병리학에서 조기 진단을 위한 바이오마커의 원천으로 눈물막을 활용하는 것은 비침습적 수집 방법의 존재에 의해 크게 촉진되었습니다. 인간 및 동물 병원에서 눈물을 채취하는 가장 일반적인 방법은 모세관 작용의 원리에 따라 작동하는 막 기반 지지체(Schirmer's strip)와 관련이 있으며, 이는 눈물의 물이 피험자의 하부 결막낭에 배치된 종이 테스트 스트립 또는 모세관의 길이를 따라 이동할 수 있도록 합니다 12,13,14. 이 방법을 통해 소량의 시료를 얻는 내재적 한계에도 불구하고, 다양한 민감한 기술을 사용한 눈물 조성의 생화학적 분석은 잠재적인 생체지표 분자의 식별을 용이하게 했습니다11,15. 인간 환자에서 Schirmer 스트립 및 모세혈관의 눈물 단백질 용리를 최적화하고 평가하기 위한 프로토콜은 잘 문서화되어 있습니다16,17. 그러나 실험 동물 모델에서 눈물과 관련된 분자 정보를 추출하도록 특별히 설계된 최적화된 프로토콜에 대한 완전한 설명은 제공되지만 드뭅니다. 눈물샘(18)의 직접적인 자극을 통한 눈물 유도와 같은 기존의 방법은, 더 큰 부피의 수집을 허용하면서도, 침습적이며 동물에게 불편을 야기할 수 있다. 안구 표면에서 눈물을 수집하는 것과 같은 비침습적 방법은 DNA와 miRNA를 분리하는 방법으로 설명되었습니다19,21.
이 프로토콜은 마우스의 눈물을 수집하고 처리하기 위한 비용 효율적이고 최적화된 방법을 확립하는 것을 목표로 합니다. 이 방법은 SDS-PAGE, qPCR 및 dPCR과 같은 기술을 통해 분자 분석에 적합한 충분한 눈물 부피를 얻으면서 비침습성을 우선시합니다. 추출된 단백질 및 mRNA 함량 정보는 기존 질병 실험 모델에서 잠재적인 바이오마커를 식별하는 데 활용될 수 있습니다.
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여기에 설명된 모든 절차는 Cinvestav의 동물 윤리 위원회(CICUAL, # 0354/23)의 승인을 받았습니다. 실험용 동물은 저널의 동물 사용 지침과 ARVO(Association for Research in Vision and Ophthalmology)의 안과 및 시력 연구에서의 동물 사용에 대한 성명서에 따라 엄격하게 처리 및 취급되었습니다. 시술 전후의 안구 건강은 안구 분비물, 눈꺼풀 부종, 안구 이상 및 행동 변화를 평가하여 평가되었습니다.
1. 동물 및 시약 준비
2. 눈물 생성 자극 및 수집
3. 단백질 분리
4. SDS-PAGE 분석
5. qPCR 및 디지털 PCR을 위한 mRNA 분리
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이 논문에 설명된 프로토콜은 대부분의 분자 생물학 실험실에서 일반적으로 사용할 수 있는 기술을 사용하여 눈물액에서 분자 정보를 얻는 쉽고 저렴한 방법을 제공합니다. 또한 효소 활성 검출을 위한 ELISA와 같은 고감도 기술을 사용하여 프로토콜을 확장할 수 있습니다.
이러한 절차 후 총 단백질 수율은 약 3-4 μg/μL였습니다. 총 단백질 추출물에 대한 Coomassie-stained SDS 페이?...
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눈물액은 쉽게 접근할 수 있으며, 눈물의 바이오마커 측정은 다양한 인간 질병의 조기 진단을 위한 성공적인 보완 기술로 사용될 수 있습니다27. 실험 동물 모델에서 눈물 조성에 대한 생화학적 분석은 이러한 접근 방식을 보완하고 질병의 분자적 기초를 이해하는 데 상당한 진전을 약속하지만, 사용 가능한 데이터와 프로토콜이 부족하여 이를 개발하게 되었습니다. 이 보고서에...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구는 VELUX STIFTUNG [프로젝트 1852]의 지원을 받아 M.L.에 지원되었으며, CONAHCYT에서 M.B.(836810), E.J.M.C.(802436) 및 A.M.F(CVU 1317418)에 대학원 펠로우십 보조금을 지원했습니다. 활발한 토론에 기여해 주신 연구소, Centro de Investigación sobre el Envejecimiento 및 Departamento de Farmacobiología (Cinvestav)의 모든 구성원에게 진심으로 감사드립니다.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-mercaptoethanol | Gibco | 1985023 | |
2x Laemmli buffer | Bio-Rad | 16-0737 | |
Acetic Acid | Quimica Meyer | 64-19-7 | |
Acrylamide | Sigma-Aldrich | A4058 | |
Bradford Reagent | Sigma-Aldrich | B6916 | |
Chloroform | Sigma-Aldrich | 1003045143 | |
Coomassie Blue R 250 | US Biological | 6104-59-2 | |
Ethanol | Quimica Rique | 64-17-5 | |
GeneRuler 1kb plus DNA Ladder | Thermofisher scientific | SM1331 | |
Glycerol | US Biological | G8145 | |
Glycine | SANTA CRUZ | SC- 29096 | |
Glycogen | Roche | 10901393001 | |
HCl | Quimica Rique | 7647-01-0 | |
Isopropyl alcohol | Quimica Rique | 67-63-0 | |
Methanol | Quimica Meyer | 67-56-1 | |
Micro tubes 1.5 ml | Axygen | MCT-150-C | |
Micro tubes 600 µl | Axygen | MCT-060-C | |
NaCl | Sigma-Aldrich | S3014 | |
PCR tubes & strips | Novasbio | PCR 0104 | |
Pilocarpine | Sigma-Aldrich | P6503-10g | |
Protease inhibitor | Roche | 11873580001 | |
QIAcuity EvaGreen PCR Kit (5mL) | Qiagen | 250112 | |
QIAcuity Nanoplate 26k 24-well (10) | Qiagen | 250001 | |
Real qPlus 2x Master Mix Green | Ampliqon | A323402 | |
RevertAid First Strad cDNA Synthesis Kit | Thermofisher scientific | K1622 | |
Schirmer's test strips | Laboratorio Santgar | SANT1553 | |
SDS | Sigma-Aldrich | L3771 | |
TEMED | Sigma aldrich | 102560430 | |
TRI reagent | Sigma-Aldrich | T9424-200ML | monophasic solution of phenol and guanidinium isothiocyanate |
Tris | US Biological | T8650 | |
Tris base | Chem Cruz | sc-3715A |
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