מעקב אחר שחרור miRNA לתוך שלפוחיות חוץ-תאיות באמצעות ציטומטריית זרימה

Summary

במאמר זה אנו מתארים פרוטוקול פשוט המאפשר הערכה חוץ גופית של שפע המיקרו-רנ"א המסומן באופן פלואורסצנטי כדי לחקור את הדינמיקה של אריזות מיקרו-רנ"א ולייצא לשלפוחיות חוץ-תאיות (EV).

Abstract

שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) הן מתווכות חשובות של תקשורת תאית המופרשות על-ידי מגוון תאים שונים. כלי רכב חשמליים אלה מעבירים מולקולות ביו-אקטיביות, כולל חלבונים, שומנים וחומצות גרעין (דנ"א, mRNAs, מיקרו-רנ"א ורנ"א לא מקודד אחר), מתא אחד למשנהו, מה שמוביל לתוצאות פנוטיפיות בתאים המקבלים. מכל מטעני הרכב החשמליים השונים, מיקרו-רנ"א (miRNAs) זכו לתשומת לב רבה בשל תפקידם בעיצוב המיקרו-סביבה ובחינוך התאים המקבלים בשל חוסר הוויסות הברור שלהם והשפע שלהם ברכב חשמלי. נתונים נוספים מצביעים על כך שהרבה miRNA נטענים באופן פעיל לתוך כלי רכב חשמליים. למרות ראיות ברורות אלה, המחקר על הדינמיקה של הייצוא ומנגנוני מיון miRNA מוגבל. כאן, אנו מספקים פרוטוקול באמצעות ניתוח ציטומטריית זרימה של EV-miRNA שניתן להשתמש בו כדי להבין את הדינמיקה של טעינת EV-miRNA ולזהות את המכונות המעורבות בייצוא miRNA. בפרוטוקול זה, miRNA שנקבע מראש כי הוא מועשר ברכבים חשמליים ומדולדל מתאי התורם מצומד לפלואורופור ומוזרם לתאי התורם. לאחר מכן, ה-miRNA המתויגים באופן פלואורסצנטי מאומתים לטעינה לרכבים חשמליים ולהתרוקנות מתאים באמצעות qRT-PCR. הן כבקרת טרנספקציה והן ככלי לנטרול אוכלוסיית התאים הנגועים, נכלל רנ"א תאי עם תווית פלואורסצנטית (תאים שמורים ומרוקנים מ-EV). תאים הנגועים הן ב-EV-miRNA והן ב-miRNA שנשמר בתאים מוערכים לאותות פלואורסצנטיים במהלך 72 שעות. עוצמת האות הפלואורסצנטי הספציפית ל-EV-miRNA פוחתת במהירות בהשוואה ל-miRNA השמור בתאים. באמצעות פרוטוקול פשוט זה, ניתן כעת להעריך את הדינמיקה של טעינת miRNA ולזהות גורמים שונים האחראים לטעינת miRNA לתוך כלי רכב חשמליים.

Introduction

מיקרו-רנ"א (miRNAs) הוא אחת מתת-הקבוצות המאופיינות ביותר של רנ"א קטן שאינו מקודד, הידועות בתפקידן הקריטי בוויסות גנים לאחר שעתוק. הביטוי והביוגנזה של רוב ה-miRNAs עוקבים אחר סדרה מתואמת של אירועים שמתחילה בשעתוק של ה-miRNA הראשוני (pri-miRNAs) בגרעין. לאחר עיבוד גרעיני על ידי קומפלקס המיקרו-מעבדים לתוך precursor-miRNA (pre-miRNAs), pre-miRNAs מיוצאים לציטופלסמה, שם הם עוברים עיבוד נוסף על ידי אנדונוקלאז RNase III, dicer לתוך 21-23 נוקלאוטיד בוגר miRNA דופלקסים¹. אחד הגדילים של ה-miRNA הבוגר המעובד נקשר ל-mRNA שליח המטרה (mRNAs), מה שמוביל לפירוק או לדיכוי תרגומי של המטרות². בהתבסס על התפקיד הפליוטרופי של miRNAs בוויסות ס....

Protocol

הערה: כתנאי מוקדם לשימוש בטכניקה זו, נדרש זיהוי ואימות של miRNA המיוצאים באופן סלקטיבי. מאחר שקווי תאים שונים משתנים בהתאם למטען ה-miRNA הממוין לרכבים החשמליים שלהם, מומלץ להעריך את קו התאים המעניין ואת כלי הרכב החשמליים הקשורים אליו לפני השימוש. בנוסף, טרנספקציה מבוססת ליפופקטמין היא אחד השלב?.......

Discussion

הפרוטוקול החדש שהוקם מאפשר לכידת קינטיקה של שחרור miRNA לרכבים חשמליים לאחר טרנספקציה של EV-miRNAs. הגישה מאפשרת ניתוח סימולטני של מספר רב של EV-miRNA ו-cell-miRNAs, בכפוף ליכולות הציטומטר. יתר על כן, בעוד ניתוח ציטומטריית זרימה יכול לספק תובנות חשובות על ביולוגיה miRNA EV, זה לא בלי מגבלות. אם כי ניתן להתגבר ע.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5 mL microcentrifuge tubes	Fisher	05-408-129
15 mL Falcon tubes	Corning	352097
6-well clear flat bottom surface treated tissue culture plates	Fisher Scientific	FB012927
ApogeeMix 25 mL, (PS80/110/500 & Si180/240/300/590/880/1300 nm)	Apogee Flow Systems	1527	To set up gating and parameters for particle detection
Attune Nxt Flow Cytometer	ThermoFisher Scientific	N/A	For fluorescence analysis in EVs
BD Fortessa Cell Analyzer	BD Biosciences	N/A	For fluorescence analysis in cells
Cell culture incubator	N/A	N/A	Maintaining temperature of 37 °C and 5% CO2
Cell Culture medium	N/A	N/A	specific for the cell-line of interest
Cell line of interest	N/A	N/A	Any cell line tested and evaluated for EV and cellular abundance of miRNAs on interest.
Cell-miRNA (miRIDIAN microRNA Mimic Red Transfection Control)	Horizon discovery	CP-004500-01-05	miRNAs predetermined to be retained by the cell-line of interest and not selectively exported out into EVs
EV-miRNA (Fluorophore conjugated miRNAs)	Integrated DNA Technologies (IDT)		miRNAs predetermined to be selectively sorted into EVs
Fluorescence microscope	N/A	N/A
Gibco Opti-MEM Reduced Serum Medium	Fisher Scientific	31-985-070
Hausser Scientific Hemocytometer	Fisher	02-671-54
Hyclone 1x PBS (for cell culture)	Fisher	SH30256FS
Lipofectamine RNAimax	Fisher Scientific	13-778-150
miRCURY LNA Reverse Transcriptase	Qiagen	339340
miRCURY LNA SYBR Green PCR	Qiagen	339347
mirVana RNA Isolation	Qiagen	AM1561
Nuclease free water	Fisher Scientific	4387936
Paraformaldehyde, 4% in PBS	Fisher	AAJ61899AK
Reagent reservoir nonsterile	VWR	89094-684
Thermo ABI QuantiStudio DX Real-Time PCR	ThermoFisher Scientific	N/A
Trypsin 0.25%	Fisher	SH3004201
Ultracentrifuge	N/A	N/A