Monitoraggio del rilascio di miRNA nelle vescicole extracellulari utilizzando la citometria a flusso

Summary

In questo articolo, descriviamo un protocollo semplice che consente la valutazione in vitro dell'abbondanza di microRNA marcati con fluorescenza per studiare le dinamiche dell'impacchettamento e dell'esportazione dei microRNA in vescicole extracellulari (EV).

Abstract

Le vescicole extracellulari (EV) sono importanti mediatori della comunicazione cellulare che vengono secreti da una varietà di cellule diverse. Queste vescicole extracellulari trasportano molecole bioattive, tra cui proteine, lipidi e acidi nucleici (DNA, mRNA, microRNA e altri RNA non codificanti), da una cellula all'altra, portando a conseguenze fenotipiche nelle cellule riceventi. Di tutti i vari carichi di EV, i microRNA (miRNA) hanno attirato una grande attenzione per il loro ruolo nel modellare il microambiente e nell'educare le cellule riceventi a causa della loro chiara disregolazione e abbondanza nelle EV. Ulteriori dati indicano che molti miRNA sono attivamente caricati nelle vescicole extracellulari. Nonostante questa chiara evidenza, la ricerca sulle dinamiche di esportazione e sui meccanismi di smistamento dei miRNA è limitata. Qui, forniamo un protocollo che utilizza l'analisi della citometria a flusso di EV-miRNA che può essere utilizzato per comprendere le dinamiche del carico di EV-miRNA e identificare i meccanismi coinvolti nell'esportazione di miRNA. In questo protocollo, i miRNA predeterminati per essere arricchiti in vescicole extracellulari e impoveriti dalle cellule donatrici vengono coniugati a un fluoroforo e trasfettati nelle cellule donatrici. I miRNA marcati con fluorescenza vengono quindi verificati per il caricamento nelle vescicole extracellulari e la deplezione dalle cellule utilizzando qRT-PCR. Sia come controllo della trasfezione che come strumento per il gating della popolazione di cellule trasfettate, è incluso un RNA cellulare marcato in modo fluorescente (trattenuto dalle cellule e impoverito di EV). Le cellule trasfettate sia con il miRNA EV che con il miRNA trattenuto dalle cellule vengono valutate per i segnali fluorescenti nel corso di 72 ore. L'intensità del segnale di fluorescenza specifica per i miRNA EV diminuisce rapidamente rispetto al miRNA trattenuto dalle cellule. Utilizzando questo semplice protocollo, è ora possibile valutare la dinamica del carico di miRNA e identificare vari fattori responsabili del caricamento dei miRNA nelle vescicole extracellulari.

Introduction

I microRNA (miRNA) sono uno dei sottoinsiemi meglio caratterizzati di piccoli RNA non codificanti, noti per il loro ruolo critico nella regolazione genica post-trascrizionale. L'espressione e la biogenesi della maggior parte dei miRNA seguono una serie coordinata di eventi che inizia con la trascrizione dei miRNA primari (pri-miRNA) nel nucleo. A seguito dell'elaborazione nucleare da parte del complesso microprocessore in miRNA precursori (pre-miRNA), i pre-miRNA vengono esportati nel citoplasma, dove subiscono un'ulteriore elaborazione da parte dell'endonucleasi RNasi III, suddividendosi in duplex di miRNA maturi a 21-23 nucleotidi¹. Uno dei f....

Protocol

NOTA: Come prerequisito per l'utilizzo di questa tecnica, è richiesta l'identificazione e la convalida dei miRNA esportati selettivamente. Poiché le diverse linee cellulari variano in base al carico di miRNA smistato nelle loro vescicole extracellulari, si raccomanda di valutare la linea cellulare di interesse e le vescicole extracellulari associate per i miRNA prima dell'uso. Inoltre, la trasfezione a base di lipofectamina è uno dei passaggi critici del protocollo; Si raccomanda di predeterminare l'efficienza di tras.......

Discussion

Il protocollo di nuova istituzione consente di catturare la cinetica del rilascio di miRNA nelle vescicole extracellulari dopo la trasfezione di miRNA extracellulari. L'approccio consente l'analisi simultanea di più miRNA EV e miRNA cellulari, in base alle capacità del citometro. Inoltre, sebbene l'analisi della citometria a flusso possa fornire preziose informazioni sulla biologia dei miRNA EV, non è priva di limitazioni. Tuttavia, alcune delle limitazioni possono essere superate se utilizzate in combinazione con alt.......

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