Method Article
В этой статье мы демонстрируем, как выполняется абсорбирующий microbiopsy техника и как образец может использоваться для РНК добыча для простых и одновременной выборки кожи и кровь в минимально инвазивной манере.
Биопсия кожи обычных ограничивает клинических исследований, которая включает косметически чувствительных областях или педиатрического приложений из-за его инвазии. Здесь мы описываем протокол для использования абсорбирующего дерма-устройством на базе, абсорбирующего microbiopsy, для малоинвазивных проб смеси кожи и крови. Наша цель – помочь облегчить достижение быстрого прогресса в клинических исследованиях, создании биомаркеров для заболевания кожи и снижение риска для участников клинических исследований. В отличие от обычных кожи биопсии методов абсорбирующего microbiopsy может быть выполнена в течение нескольких секунд и не требует интенсивного обучения из-за своей простой конструкции. В настоящем докладе мы описывают использование поглощающей microbiopsy, включая погрузку и приложения на добровольцев. Затем мы покажем, как изолировать РНК из всасывается образца. Наконец мы продемонстрировать использование количественных обратной транскрипции ПЦР (RT-ПЦР) для количественной оценки выражения уровни mRNA крови (CD3E и CD19) и кожи (KRT14 и TYR). Методы, которые мы опишем используют покинуть шельфа наборы и реагенты. Этот протокол предлагает минимально инвазивной подход для одновременной выборки кожи и крови в пределах той же абсорбирующий microbiopsy матрицы. Мы нашли человеческой этики комитетов, клиницистов и добровольцев в поддержку этого подхода к дерматологические исследования.
Биопсия кожи является одним из важнейших методов в дерматологии для кожи выборки и последующего Диагностика кожных заболеваний через гистопатологические оценки. Биопсия техника включает медицинский работник, удаление подозрительных поражений на коже пациента на обследование1с помощью биопсии лезвия или удар. Хотя этот метод является эффективным, это очень инвазивных и ограничивает клинических исследований, как конечная точка обычно включает в себя методы молекулярной биологии2,3. Молекулярный анализ кожных заболеваний имеет потенциал для обеспечения весьма специфический биологическую информацию, что гистопатологические анализа нельзя, способствуя тем самым наркотиками открытий и болезни диагноз4,5. Кроме того образец спросом в самых молекулярных методов сравнительно мала и может привести к сокращению использования животных и разрешить большее количество реплицирует. Таким образом, существует явная необходимость альтернативный метод, который позволяет молекулярного анализа в клинических исследованиях и снижает риск для участников.
Для удовлетворения такой потребности в области, наша группа разработала Роман дерма-платформа на основе диагностики, абсорбирующего microbiopsy, что позволяет коллекцию малюсенькое количество кожи, смешанные с кровью в простой и минимально инвазивной6. Цель этой публикации заключается в описания абсорбирующий microbiopsy как инструмент выборки для облегчения молекулярного анализа через РНК добыча в клинических исследованиях.
Ранее мы описали первую версию microbiopsy, microbiopsy кожи, которая состоит из микроиглы, изготовлена из листовой трехслойный дизайн для извлечения крошечные кусочки тканей кожи7. Новизна этого устройства происходит от нескольких контактных пунктов от микроиглы, позволяющий эффективно ткани добычи3. В противоположность этому биопсия кожи круговой удар обеспечивает только одну точку контакта и просто слезы кожи без захвата любой образец, в некоторых случаях. Основываясь на microbiopsy кожи, мы недавно разработали абсорбирующий microbiopsy, который имеет крови и кожи, отбор возможностей. Устройство было показано, быть осуществимым для использования в бедных ресурсами районах в последние эпидемиологические исследования6.
Благодаря своей простой конструкции абсорбирующего microbiopsy может быть выполнена в течение нескольких секунд и не требуют обширной подготовки. Кроме того местная анестезия не требуется, и сайт приложения не вызывает рубцевания. Настоящий Протокол позволяет исследователям или медицинских специалистов без соответствующей выборки, обучение для получения данных целевых кожи для молекулярного анализа. Мы ожидаем, microsampling устройства, чтобы стать обычной практикой в исследовании кожи в будущем.
Хотя microbiopsy уже сообщалось в других исследований болезни кожи, которые вовлечены молекулярные методы диагностики6,8,9,10, такие как вирус папилломы человека ДНК обнаружения, этот протокол является первым, чтобы продемонстрировать детали образца добычи и обработки методов для поглощающей microbiopsy. Кроме того это первый доклад, описывающий профилирование выражение гена относительного кожи и клетки крови в microbiopsy образцах.
Исследование было одобрено метро Южная человека Комитет по этике исследований и университета Квинсленда человека Комитет по этике исследований (HREC-13-QPAH-551 и UQ2013001551) и Университет Южной Австралии человека Комитет по этике (200607).
1. абсорбирующие Microbiopsy изготовление
2. отбор проб с абсорбирующей Microbiopsy
3. РНК добыча
Примечание: Процедуры извлечения РНК были изменены от производителей протокол для оптимального изоляции от образца microbiopsied РНК. Все реагенты и столбец, используемый в РНК добыча включены в комплект, если не указано иное.
4. синтез cDNA
5. ПЦР-реакции и анализ данных
Примечание: Праймеры для реакций ПЦР были призваны охватывать Интрон границы, чтобы избежать амплификацию геномных ДНК с помощью NCBI грунтовка взрыва (www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/). Ген ссылки, используемые в данном исследовании является RPLP0 (см. раздел обсуждения для получения дополнительной информации).
Мы уже ранее сообщали, что микроиглы кожи microbiopsy проникает кожу около 500 мкм глубокой7. Дерма дизайн кожи microbiopsy очень похож на один на абсорбирующий microbiopsy (Рисунок 2a). В то время как абсорбирующий microbiopsy состоял из неотражающий слой в середине для поглощения крови, кожи microbiopsy содержится канал для захвата механических тканей кожи. Использование абсорбирующего слоя также привело к небольшой разницей в измерении Микроиглы (абсорбента: 1,50 x 0,50 x 0,21 мм против кожи: 1,50 x 0,50 x 0,15 мм).
Рисунок 2b показывает приложение сайтов 5 мин после абсорбента и кожи стереотаксическими были применены на левой руке ладонной мужской добровольцев. Из-за сходства между двумя конструкции микроиглы сайты приложений от обоих устройств были сопоставимы с незначительными эритема. Оба приложения сайтов не были заметны после 48 ч с не шрамы оставили позади. Это подкрепляет гипотезу о том, что это минимально инвазивной устройство имеет потенциал, чтобы помочь экран несколько сайтов приложений или осуществляться на регулярной основе.
Рисунок 2 c показывает картину представительной неотражающий слой поглощающего microbiopsy после применяются к ладонной руку мужчина добровольцев. Как показано на рисунке, несколько маленьких кусочков кожи были захвачены у оконечности микроиглы, и некоторые крови была поглощена фильтровальная бумага. Это означает, что устройство проникли кожи и захватили кожи и крови одновременно в рамках той же абсорбирующий microbiopsy матрицы. 2d рисунок показывает после выборки кожи microbiopsy, предыдущего поколения microbiopsy, для сравнения. Канал microbiopsy кожи захватил небольшой кусок кожи, но количество крови на микроиглы был мал по сравнению с абсорбирующей microbiopsy. Оба приложения сайтов не были заметны в течение 48 ч. В эксперименте, поглощающей microbiopsy был применен с 10-s время после применения, а кожу microbiopsy сразу же был выпущен после применения из-за разницы в дизайне.
Как показано на рисунке 3a, две группы абсорбирующий microbiopsy были вовлечены в этот эксперимент, основанный на протоколе приложения: «Релиз» и ' 10-s Холдинг». Для группы «Релиз» устройство применяется с использованием протокола по microbiopsy же оригинальный кожи, с устройства удаляется из узла приложения сразу же после применения. Для проведения ' 10-s' группа, устройства был проведен в месте после заявки на 10 s для улучшения сбора проб. Чтобы продемонстрировать, как приложение подход может повлиять на объем выборки были созданы две группы абсорбирующий microbiopsy. Время проведения 10-s был выбран как клинически разумное время продемонстрировать, что время приложения влияет на количество извлекаемых образца.
Количество РНК оправился от двух групп абсорбирующий microbiopsy были 0,33 ± 0,39 нг «Релиз» и 1,43 ± 0,88 нг для проведения ' 10-s' (рис. 3a, n = 20), предлагая 4-кратное увеличение с дополнительное время. Это означает, что применение абсорбирующий устройство с 10-s Холдинг времени привели к более РНК извлечены. Разница может быть связано с наличием более крови в абсорбирующий слой (рис. 3 c). Действительно, «Релиз» группы (рис. 3b) удалось собрать же количество крови с абсорбирующим слоем по сравнению с Холдинг ' 10-s' группы (рис. 3 c). Следует также отметить, что наиболее немедленно выпустила стереотаксическими были близки к оси x, предлагая их негативные события или отображаться очень низкое количество РНК. Поэтому результат проверить гипотезу, что время выдержки будет иметь влияние на производительность устройства, как это может занять время для крови, чтобы быть поглощены абсорбирующий слой.
Поскольку устройство было предназначено для крови и кожи выборки, ПЦР была использована для выявления выражение кожу и кровь биомаркеров для обоих устройств для сравнения. Мы использовали тирозиназы, TYR, в качестве биомаркеров для меланоцитов и KRT14 качестве биомаркеров для кератиноцитов в жизнеспособные эпидермиса. Кожа microbiopsy образцы были включены в эксперимент для сравнения. Как показано на рисунке 4, хотя кожи и поглощающей стереотаксическими применялись по-разному из-за разницы в дизайне, выражение уровней для обоих кожи биомаркеров TYR и KRT14 были сопоставимыми для обоих устройств, как указано данных. Биомаркеры белых клеток крови (CD3E, Т-клетки и CD19, клетки B) были найдены быть более распространена в образцах абсорбирующий microbiopsy чем в microbiopsy образцах кожи. Этот результат свидетельствует о том, что поглощающей microbiopsy в крови коллекции, но все еще сохраняет потенциал для захвата кожи по сравнению с microbiopsy кожи (n = 5).
Рисунок 1. Изготовление абсорбирующий microbiopsy. (-трехслойный микроиглы. (b) все части устройства. (c собрал абсорбирующий microbiopsy. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2. Абсорбирующие microbiopsy удалось захватить образцы крови и кожи одновременно не покидая шрам на левой руке ладонной мужской добровольцев. (a) сравнение между микроиглы кожи и поглощающей стереотаксическими. (b) приложения сайтов оставленные кожи и поглощающей стереотаксическими 5 мин после аппликации. (c, d) Микроиглы стереотаксическими абсорбирующие и кожи после применения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3. Абсорбирующие microbiopsy захватили больше крови и РНК образца при применении для 10-s. () после применения проведение 10-s время привело к большего количества РНК, чем выпускать устройства немедленно (n = 20). Планки погрешностей представляют с.д. от среднего (***p< 0.0001). (b, c) Представитель фотографии абсорбирующий стереотаксическими после применения с «Релиз» и ' 10-s Холдинг ' подходы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4. Сравнение уровней выражение mRNA между кожей и поглощающей стереотаксическими (n = 5). Экспрессии генов были нормализованы с ссылкой гена RPLP0. Планки погрешностей представляют с.д. от среднего (*p< 0,05). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Эти результаты показывают, что поглощающей microbiopsy может использоваться как инструмент для простых и минимально инвазивной выборки в кожу и кровь смеси для молекулярная характеристика. Приложения для устройства в соответствии с нашей протокол имеет важное значение для получения надежных результатов, как показано на разницу в количестве РНК, восстановленные с различных прикладных протоколов (рис. 3). После извлечения образца последующих образец обработки шаг для РНК добыча очень похож на установленные протоколы15,16. Кроме того от первых шагов в РНК добыча измененные для поглощающей microbiopsy, другим ключевым изменением является использование РНКазы свободной воды, чтобы улучшить результаты для нисходящие приложения. Кроме того стоит отметить, что ген ссылки, используемые в данном исследовании является RPLP0. RPLP0, функция которого хорошо известны для различных клеток и тканей типы17, было сообщено, как ген подходящую ссылку для использования в не Меланома кожи рак и предраковые18.
Одним из основных ограничений устройства является удаление microbiopsy из устройства, которое занимает много времени и потенциально увеличивает вероятность потери образца, особенно для чувствительных проб как РНК. Тем не менее проблемы могут быть преодолены путем предварительного охлаждения стерильной обработки инструменты, такие как трубы microcentrifuge 2мл, по сухим льдом.
Использование поглощающей microbiopsy прост и не требует интенсивного обучения. Обычные биопсии не является необходимым, как microbiopsy позволяет молекулярная характеристика с установленным молекулярной диагностики методы, такие как RT-ПЦР. Для дальнейшего количественного определения и продемонстрировать способность проб абсорбирующий microbiopsy, было расследовано предыдущих литературы, что извлечение RNA от ткани кожи человека. От типичной 3.0, или 4.0 мм кожи пробивать биопсии, три исследования сообщили извлеченные РНК суммы варьировались от 50 до 200 нг на мг кожи ткани19,,2021. Сравнение с 1,43 нг РНК, которая была восстановлена из абсорбирующей microbiopsy в среднем (рис. 3), вес пробы кожных тканей ожидается в диапазоне от 0,29-115 мкг на основе той же пропорции РНК ткани из исследования биопсия кожи удар.
Этот протокол является не без потенциальные ловушки, хотя некоторые проблемы могут быть легко преодолены. Так, например РНК добыча данных предложил значительные различия даже с течением времени проведения 10-s (Рисунок 3). Для решения этой проблемы, одно из возможных решений включает в себя оптимизацию протокола приложения. Такие параметры, как силы применяется к коже и время выдержки следует протестированы и оптимизированы, чтобы уменьшить колебания в пример извлечения. Другой потенциальной проблемой является устранение microbiopsy от устройства, которое может повлиять на целостность образца и восстановления. Хотя удаление microbiopsy для извлечения РНК является эффективным подходом, вся процедура является утомительным и образца могут подвергаться воздействию загрязнения в процессе. Таким образом модификации протокола обработки образца весьма желательно для обеспечения целостности образца и предотвращения потери образца.
После выше двух вопросов, ожидается, что устройство станет стандартным инструментом для клинических исследований. Важно отметить, что устройство захватывает кожу и крови одновременно, и это следует учитывать при анализе данных выражения гена. В заключение этот протокол описывает детали выполнения абсорбирующий microbiopsy как инструмент легко и минимально инвазивных для комбинированной кожи и проб крови и последующие образец обработки для относительной ген выражение профилирования.
Отсутствие конфликта интересов объявил.
Мы хотели бы признать NHMRC стипендии APP1109749 и APP1111216, университет Квинсленда столетия стипендии и международной стипендии последипломного исследований.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Absorbent microbiopsy fabrication and sampling | |||
Absorbent Microbiopsy | Trajan Scientific and Medical | N/A | https://www.trajanscimed.com/ |
Whatman filter paper, Grade 1 | Sigma Aldrich | WHA1001325 | N/A |
RNA extraction | |||
PicoPure RNA Isolation Kit | ThermoFisher | KIT0214 | Including all buffer soltuions described in protocol |
UltraPure DNase/RNase-Free Distilled Water | ThermoFisher | 10977015 | Improving RNA quality in RNA elution step |
2.0 mL Microcentrifuge Tube, Sterile | Thomas Scientific | 1226S74 | N/A |
Microcentrifuge 5415R | Eppendorf | Z605212 | N/A |
cDNA synthesis | |||
SensiFAST cDNA Synthesis Kit | Bioline | BIO-65053 | N/A |
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad | 1855196 | N/A |
qPCR reaction and data analysis | |||
SensiFAST SYBR Lo-ROX Kit | Bioline | BIO-94005 | Including reagents described in qPCR reaction steps |
MicroAmp Optical Adhesive Film | ThermoFisher Scinentific | 4311971 | N/A |
MicroAmp Optical 384-Well Reaction Plate | ThermoFisher Scinentific | 4343370 | N/A |
QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR System | ThermoFisher Scinentific | 4485694 | N/A |
GraphPad Prism (v6.04) | GraphPad | N/A; Windows version | Plotting and statistical analysis in qPCR data analysis steps |
PCR primers | |||
RPLP0 F | Sigma Aldrich | N/A | ATC AAC GGG TAC AAA CGA GTC |
RPLP0 R | Sigma Aldrich | N/A | CAG ATG GAT CAG CCA AGA AGG |
TYR F | Sigma Aldrich | N/A | TCA GCA CCC CAC AAA TCC TAA |
TYR R | Sigma Aldrich | N/A | AAT CGG CTA CAG ACA ATC TGC |
KRT14 F | Sigma Aldrich | N/A | CCT CCT CCC AGT TCT CCT |
KRT14 R | Sigma Aldrich | N/A | ACA CCA CCT TGC CAT CG |
CD3E F | Sigma Aldrich | N/A | CAA AGG GGA CAA AAC AAG GAG |
CD3E R | Sigma Aldrich | N/A | GTT CTC CAG AGG GTC AGA TG |
CD19 F | Sigma Aldrich | N/A | TTC TGC CTG TGT TCC CTT G |
CD19 R | Sigma Aldrich | N/A | GCG TCA CTT TGA AGA ATC TCC T |
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