Method Article
Одноместный профилирования выражение клеток позволяет детальный анализ экспрессии генов в отдельных клетках. Мы опишем методы для выделения кардиомиоцитов, а также подготовку результате лизатов или для целого микрочипов транскриптома или КПЦР конкретных задач.
Хотя многочисленные исследования изучили изменения экспрессии генов из гомогенатов сердечной ткани, это препятствует изучению присущих изменение стохастической между клетками в тканях. Выделение чистой кардиомиоцитов населения посредством коллагеназы кровоснабжение сердца мышь облегчает поколение микрочипов одной ячейки для целого транскриптома экспрессии генов, или КПЦР конкретных целей с использованием nanofluidic массивов. Мы описываем здесь процедуры для изучения одной клетки профили экспрессии генов кардиомиоцитов изолированного от всего сердца. Эта парадигма позволяет оценки метрик интерес, который не зависит от среднего значения (например, разницы между клеток в ткани), что невозможно при использовании обычных целом рабочие процессы тканей для оценки экспрессии генов (рис. 1). Мы добились надежных усиление одной клетки транскриптома уступая микрограмм двухцепочечной кДНК, которая облегчает использование микрочипов на яndividual клеток. В процедуре мы описываем использование массивов NimbleGen, которые были отобраны за их простоту использования и возможность настройки их конструкции. Кроме того, обратной транскриптазы - удельный усиления цели (RT-STA) реакции, позволяет КПЦР сотни мишеней nanofluidic ПЦР. Использование любого из этих подходов, можно изучить изменчивость выражения между клетками, а также рассмотреть профили экспрессии редких типов клеток из ткани. В целом, одной клетке экспрессию генов подход позволяет поколение данных, которые потенциально могут определить своеобразный профилей выражение, которое, как правило, усредняются при рассмотрении выражения из миллионов клеток от типичных гомогенатах полученные от целого тканей.
1. Шаг 1 - кардиомиоцитов изоляции
Заключительные Конц. | г / л | g/500 мл | 10x решение г / л | |
NaCl | 130 мМ | 7,597 | 3,3 | 75,97 |
KCl | 5 мМ | 0,4 | 0,2 | 4,0 |
Пировиноградная кислота | 3 нМ | 0,33 | 0,165 | 3,30 |
HEPES | 25 мМ | 5,96 | 2,85 | 59,6 |
MgCl 2 | 0,5 мМ | 0,101 | 0,05 | 1,01 |
NaH 2PO 4monobasic | 0,33 мм | 0,04 | 0,02 | 0,40 |
Декстроза | 22 мм | 3,96 | 1,98 | 39,6 |
Пищеварение буфера (Сделайте три порции этого решения)
Пищеварение буфера B (Сделайте один из них)
Коллекция Buffer (Сделайте один из них)
Нейтрализация промывочного буфера (Сделайте один из них)
** В зависимости от источника и партия коллагеназы, активность фермента может меняться. Это может быть необходимо оптимизировать количество фермента, добавил в этот буфер, чтобы предотвратить чрезмерное пищеварения.
2. Шаг 2 - Выделение отдельных клеток
3. Шаг 3A - одной клетки КПЦР экспрессии генов
Для выполнения КПЦР на отдельные клетки используют протокол адаптирован из одного разработанные для одного выражения гена ячейки Fluidigm корпорация по их Biomark Nanofluidic массивы КПЦР (Fluidigm - Advance развития Протокол № 30) 3,4.
Реагент | Объем в мкл (на реакцию) |
CellsDirect 2x смесь реакции | 5,0 |
Надстрочный III RT Plantinum Taq смеси | 0,2 |
RT-STA Primer смеси (200 нМ каждого анализа) | 2,5 |
Нуклеазы Бесплатный H 2 O (или 1x буфер подвески ДНК) | 1,3 |
Общий | 9,0 |
3. Шаг 3B - Всего усиления транскриптом и микрочипов одиночных клеток
Добыча и усиления
Маркировка и NimbleGen Массивы экспрессии генов
Если сердце работало хорошо перфузии не должно быть высокий процент здоровых клеток сердца, которые сохраняют их типичные прямоугольной морфологии от изоляции. Если перфузия не идти хорошо, то не будет большой процент мертвых клеток (см. изображение на рисунке 5). Если элементы правильно усиливается с помощью либо WTA2 или RT-STA методыл готовой продукции должен пройти последующие тесты контроля качества для качества мРНК образцов NanoDrop и BioAnalyser (рис. 6). Для рабочих процессов микрочипов, это завершено после усиления WTA, где мРНК проверяется как NanoDrop и Bioanalyzer. Представитель положительные результаты для этого анализа показаны на рисунке 6. WTA2 образцы должны показать надежную усиления с обеих NanoDrop чтения спектрофотометр, а также electropherogram считывания информации с Bioanalyzer (BA) чипе (рис. 6). Таблица генов, которые были обнаружены с помощью стабильно микрочипов одиночных клеток входит в качестве примера (табл. S1). Для процесса КПЦР, качество данных, можно оценить, выполнив шаг расплава в конце реакции ПЦР, чтобы грунтовка наборы усиливающих целевого продукта (рис. 7). Если все правильно, этот шаг должен расплавиться генерировать один конкретный расплава пика. Чтобы проиллюстрировать это утверждение, подмножество nanofluidic КПЦР данные показываются в Тепловая карта пика расплава тemperature (рис. 8) 8. Есть возможность оценить качество продукта ПЦР ее температуры расплава чтобы убедиться в отсутствии неспецифических продуктов 5. Каждая строка этой карте представляет одну ячейку образца (S1-S40) протестированы в 43 отдельных тестов КПЦР (А1-А43). На этом рисунке видно, что некоторые анализы очень изменчивы и, вероятно, менее надежны, чем более стабильные тесты с более высокой специфичности ПЦР.
Рисунок 1. Обзор одном изоляторе и анализа экспрессии генов. Процедура будет демонстрировать хирургическое удаление мыши сердце и изоляции отдельных кардиомиоцитов. Методы, описанные в этой процедуре включает методы либо КПЦР или микрочипов анализа при общем усилении транскриптом (WTA). Процедура начинается с WTA лизис (), то обязательным праймеров универсальные сигм (В) к мРНКбассейн. Распространение этих праймеров (С) и усилением (D) этап создания микрограмм усиленного материала. Это усиление повторяется (E) для создания достаточно материала для процедуры микрочипов.
Рисунок 2. Представление расположение разрезов, чтобы удалить из сердца мыши. Отрежьте вдоль боковой стенке грудной клетки (), затем разрезать вдоль нижнего края грудной клетки (B). Резка суда над и под сердцем разрешить снятие то же время оставляя достаточно аорты на иглу в сердце. Изображения взято из МЮ Кук 6.
Рисунок 3. Схема грудной клетки мыши. Пунктирные линии указывают расположение разрезов () для вырезания сердце из грудной полости без повреждения ч Eart ткани. Изображения взято из МЮ Кук 6.
Рисунок 4. Изображение дуги аорты и ее ветвей. Серая линия показывает идеальное место, где урезать аорты (А). Остальные аорты прилагается к сердцу канюлированные так, чтобы кончик канюли (B) идет на соответствующем уровне в рамках аорты (С). Изображения адаптированный Ф. Гайяр 7.
Рисунок 5. Выбор отдельных клеток для генного анализа экспрессии. Каждая панель показывает кардиомиоцитов отображаемого под световым микроскопом с типичными морфологии кардиомиоцитов. Здоровый кардиомиоцитов отмечены зелеными стрелками. Клетки, которые являются мертвые или умирающие показаны красными стрелками. Эти мертвые клетки не должны использоваться в анализе.
iles/ftp_upload/3302/3302fig6.jpg "ALT =" Рисунок 6 "/>
Рисунок 6. Контроль качества WTA результаты для одного усиления клетки. () Изображение NanoDrop считывания спектрофотометр, который подходит для усиления стенограммы реакции WTA. (B) считывания информации с чипа BioAnalyzer показывает результаты трех усиливается клеток.
Рисунок 7. КПЦР усиления кривых (левый график) и пиковой температуры расплава кривых (правый график). (А) выражение результатов анализа качества показываются с одним расплава пик, несмотря на различные кривые усиления. (B) Растопите кривые скудный набор грунтовка, которая сильно варьирует расплава пики, которые не является идеальным для выражения анализа.
Рисунок 8. Контроль качества результатов для одной клетки реагируют КПЦРионов. Это тепло карта была создана для отображения температуры расплава в качестве цветовой гаммы. Пиковая температура плавления для каждого анализа КПЦР (А1-А43) показан в течение 40 отдельных ячеек (S1-40). Анализы были сгруппированы в соответствии с их температуры плавления. Глядя вниз по колонке для каждого анализа можно видеть изменение расплава во всех образцах. Эта цифра показывает, что некоторые КПЦР тесты очень специфичны то время как другие сильно варьируют и, следовательно, не подходят для одного анализа клеток.
Таблица S1. Справочная таблица данных микрочипов. Эти гены перечислены в соответствии с надежностью, в которых они обнаружены в одном кардиомиоцитов через большой набор данных. Этот ген список указывает на чувствительность определения для ряда генов, которые, как правило, выражается в одном кардиомиоцитов.
Этот метод имеет возможность генерировать кардиомиоциты для ряда функциональных, а также исследования экспрессии генов. Изучение отдельных клеток является растущей области в гене анализа экспрессии. Преимущество изучения транскрипционных уровней, на уровне одной клетки, что он позволяет изучить чистой популяции клеток, которые не представляется возможным из цельного тканевые препараты. Кроме того, в одном анализе клеток позволяет для изучения стохастических изменение уровня мРНК в отдельных ячейках для определения клеточных популяций, которые ранее считались однородными 8,9. В дополнение к идентификации генов, которые потенциально являются стохастические в их экспрессии генов 10,11,12, метод также позволяет идентификации редких клеточных популяций определяется их профили экспрессии генов.
Хотя этот метод предоставляет ряд интересных возможностей применения в генной анализа экспрессии, Есть сомовэлектронной предостережения и аспекты использования отдельных клеток. Основное ограничение для одного анализа клетки, коллекция достаточное количество клеток в эксперименте для достижения статистической значимости по отношению к метрике интерес, например дисперсии. В случаях, когда число клеток, выделенных из тканей проценты не ограничение, можно рассмотреть сотни клеток на группы, используя подходы, такие как нового поколения, секвенирование, или nanofluidic массивов. Тем не менее, в некоторых случаях, могут быть трудности с получением достаточного клетки из тканей, представляющих интерес. Это может быть отчасти вызван своеобразный время интенсивных процедур для сбора целевых типа клеток. Тем не менее, тщательного планирования и подготовки перед продолжением одной коллекции клетка может по-прежнему позволяют строгий анализ одной ячейке с ограниченной технической ошибки. При рассмотрении результатов необходимо учитывать, что, хотя эта процедура выделения клетки были использованы в многочисленных Studieс (в том числе микроскопии, электрофизиологии и др.), изоляция сама по себе может потенциально эффект экспрессии генов. Как и любой метод, который манипулирует биологических образцов, результаты ваших выводах должны быть тщательно проверяются на обеспечение одного выражения ячейки представитель самой ткани, а не техническим уклоном. Такие методы, как на месте гибридизация может оказаться полезным для проверки этих результатов в неповрежденной ткани. Наконец, крайне важно, чтобы гарантировать, что данные, полученные тщательно проверяется на предмет контроля качества. Данные, приведенные на рисунке 8 показано, что КПЦР анализы могут быть очень надежными в их специфичности, таких как анализ # 13 (A13) или имеют высокий уровень изменчивости, которая может привести к технической дисперсии, такие как анализ # 34 (А34).
Свободный доступ и производство этого данной статьи является спонсором Sigma-Aldrich.
Авторы хотели бы выразить признательность технической помощи С. Zambataro во время съемок этого протокола. Мы выражаем искреннюю благодарность поддержке Гленн Фонда медицинских исследований (SM), Hillblom фонд, и Национальный институт здоровья для Центра награду Ударная Натан (P30AG025708) и PO1AG025901. JMF был поддержан T32AG000266 присуждена Бак Институт исследований по проблемам старения.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер по каталогу | Комментарии |
NaCl | Sigma-Aldrich | 71378 | |
KCl | Sigma-Aldrich | 60128 | |
Пировиноградная кислота | Sigma-Aldrich | P4562 | |
Hepes | Sigma-Aldrich | 54457 | |
MgCl 2 | Sigma-Aldrich | M1020 | |
NaH 2 PO 4 одноосновных | Sigma-Aldrich | P9791 | |
Декстроза | Sigma-Aldrich | G6721 | |
NaOH | Sigma-Aldrich | 72068 | |
EGTA | Sigma-Aldrich | O3777 | |
CaCl 2 | Sigma-Aldrich | 21115 | |
Протеазы, Тип XIV | Sigma-Aldrich | P5147 | |
Коллаgenase, Тип I | Уортингтон | C9891 | |
1x ДНК Подвеска буфера (10 мМ Трис, рН 8,0, 0,1 мМ ЭДТА) | TEKnova, | П. Н. T0221 | |
BSA | Sigma-Aldrich | B8667 | |
Натрий пентобарбитал | Генри Шайн Vet. * Поставка | Связаться с поставщиком для заказа | * Должны быть закуплены по ветеринарии или лабораторных животных профессиональной |
ExoSAP ИТ | Affymetrix / USB | 78201 | |
CellsDirect 2x Mix Rxn | Invitrogen | 11737-030 | |
Надстрочный III RT Платиновый Taq Mix | Invitrogen | 10928-042 | |
RT-STA Primer Mix | IDT | Обычай | |
Нуклеазы свободной воды | Sigma-Aldrich | W4502 | |
WTA2 | Sigma-Aldrich | WTA2-50rxn | |
Qiaquick ПЦР-комплект очистки | Qiagen | 28104 | |
Qiacube | Qiagen | 9001292 | |
NanoDrop Спектрофотометр | NanoDrop | 2000c | |
BioAnalyzer ДНК 7500 комплект | Agilent | 7500 комплект | |
Один цвет маркировки комплект | Рош-NimbleGen | 5223555001 | |
Муз мышцы 12x135k массив | Рош-NimbleGen | 5543797001 | |
GenePix 4200A Сканер | Molecular Devices | 4200A | |
TransPlex Полное Целое Kit Усиление транскриптома (WTA2 Kit) | Sigma-Aldrich | WTA2-50RXN |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены