Method Article
Tek hücreli ifade profil, tek tek hücrelerin ayrıntılı gen ekspresyon analizi sağlar. Biz kardiyomiyositlerde izolasyonu için yöntemler tanımlamak ve belirli hedeflere bütün transcriptome mikroarray veya qPCR için lizatları hazırlanıyor.
Çok sayıda araştırma, kalp doku homojenatlarında gen ekspresyonu değişiklikleri incelenmiş olsa da, bu bir doku içinde hücrelerin arasında doğal bir stokastik değişim eğitim engeller. İzolasyon fare kalpleri bir kollajenaz perfüzyon yoluyla saf kardiyomiyosit popülasyonlarının tüm transcriptome gen ekspresyonu için tek bir hücre microarrays nesil veya nanofluidic dizileri kullanarak belirli hedefleri qPCR kolaylaştırır. Biz burada kalp izole kardiyomiyositlerde tek hücre gen ekspresyon profillerini incelemek için bir prosedür açıklanmaktadır. Bu paradigma, değerlendirme gen ekspresyonu (Şekil 1), geleneksel tüm doku iş akışlarını kullanarak zaman mümkün değildir (örneğin bir doku içinde hücrelerin arasında varyans için) ortalama bağımlı değildir faiz ölçütlerinin değerlendirilmesi için izin verir. Biz, microarrays i kullanımını kolaylaştırır çift zincirli cDNA tek bir hücre transcriptome getirili mikrogram sağlam amplifikasyon elde etmişndividual hücreleri. Prosedürde, kullanım kolaylığı ve yeteneği kendi tasarım özelleştirmek için seçilmiştir NimbleGen dizilerin kullanımı açıklanmaktadır. Alternatif olarak, bir ters transkriptaz - belirli hedef amplifikasyon reaksiyonu (RT-STA), nanofluidic PCR ile hedefleri yüzlerce qPCR sağlar. Bu yaklaşımların birini kullanarak, bu hücreler arasında ekspresyon farklılıklarına yanı sıra bir doku içinde nadir hücre tiplerinin ekspresyon profilleri incelenerek incelemek mümkündür. Genel olarak, tek bir hücre gen ekspresyon yaklaşımı, potansiyel olarak tüm dokularda üretilen tipik homojenatlarında hücreleri milyonlarca ifade incelerken genellikle ortalaması alınır kendine özgü ifade profillerinin belirlenmesi veri üretimi sağlar.
1. Adım 1 - kardiyomiyosit izolasyon
Final Conc. | g / L | g/500 mL | 10x çözüm g / L | |
NaCl | 130 mm | 7,597 | 3,3 | 75,97 |
KCl | 5 mM | 0,4 | 0,2 | 4,0 |
Pirüvik asit | 3 Nm | 0,33 | 0,165 | 3,30 |
Hepes | 25 mM | 5,96 | 2,85 | 59,6 |
MgCl 2 | 0.5 mM | 0,101 | 0,05 | 1,01 |
NaH 2PO 4monobasic | 0.33 mM | 0,04 | 0,02 | 0,40 |
Dekstroz | 22 mm | 3,96 | 1,98 | 39,6 |
Sindirim Tampon A (üç alikotları bu çözümleri olun)
Sindirim Tampon B (bunlardan biri olun.)
Koleksiyon Tampon (bunlardan biri olun.)
Nötralizasyon Yıkama Tamponu (bunlardan biri olun.)
** Kollajenaz kaynak ve toplu bağlı olarak, enzim aktivitesi değişebilir. Bu aşırı-sindirim önlemek için bu tampona eklenen enzim miktarını optimize etmek için gerekli olabilir.
2. Adım 2 - tek hücre izolasyonu
3. Adım 3A - Tek hücreli qPCR gen ekspresyonu
(Advance Geliştirme Protokolü # 30 Fluidigm) 3,4 tek hücre qPCR gerçekleştirmek için tek bir hücre gen ekspresyon Biomark Nanofluidic qPCR diziler için Fluidigm Corporation tarafından geliştirilen bir uyarlanmış bir protokol kullanır.
Reaktif | McL hacmi (ortalama tepki) |
2x Reaksiyon karışımı CellsDirect | 5,0 |
Üst Simge III RT Plantinum Taq mix | 0,2 |
RT-STA Primer karışımlar (200 nM her bir deney) | 2,5 |
Nükleazlar H 2 O (veya 1x DNA süspansiyon tampon) | 1,3 |
Toplam | 9,0 |
3. Adım 3B - tek hücre Tüm transcriptome amplifikasyon ve mikroarray
Ekstraksiyon ve Amplifikasyon
Etiketleme ve NimbleGen Gen İfade Diziler
Kalp perfüzyon iyi çalıştı, izolasyon üzerine tipik dikdörtgen morfolojisi korumak sağlıklı kalp hücrelerinin yüksek bir oranda olması gerekir. Perfüzyon devam etmedi sonra ölü hücreleri büyük bir yüzdesini (Şekil 5 görüntülerini) olacaktır. Hücrelerin doğru ya WTA2 veya RT-STA yöntemleri kullanılarak güçlendirilirn son ürünleri NanoDrop ve BioAnalyser (Şekil 6) mRNA numunelerin kalite sonraki kalite kontrol testleri geçmelidir. Mikroarray iş akışı için, bu mRNA hem NanoDrop ve Bioanalyzer tarafından test WTA amplifikasyon sonra tamamlanır. Bu analiz Temsilcisi olumlu sonuçlar Şekil 6'da gösterilmiştir. WTA2 örnekleri NanoDrop spektrofotometre okuma, Bioanalyzer (BA) yonga (Şekil 6) yanı sıra Elektroferogram okuma hem de sağlam bir amplifikasyon göstermelidir. Stably tek hücre mikroarray aracılığıyla tespit edildi genlerin bir tablo (Tablo S1) bir örnek olarak yer almaktadır. QPCR süreci için, veri kalitesi, primer setleri istenilen ürünü (Şekil 7) yükseltme olduğundan emin olmak için PCR reaksiyon sonunda bir erime adım yaparak değerlendirilebilir. Eğer doğruysa, bu eriyik bir adım belirli bir erime zirve oluşturmanız gerekir. Bu noktayı açıklamak için, nanofluidic qPCR verilerin bir alt kümesidir tepe erime t İlgi haritası gösteriliremperature (Şekil 8) 8. , Non-spesifik ürünler 5 yokluğunda sağlamak için, erime sıcaklığı bir PCR ürününün kalitesini değerlendirmek mümkündür . Bu haritada her satır, 43 ayrı qPCR testlerinin (A1-A43) test bir hücre örneği (S1-S40) temsil eder. Bu şekilde, bazı deneyleri oldukça değişkendir ve muhtemelen daha az, yüksek PCR özgüllük ile daha kararlı testleri daha güvenilir olduğu açıktır.
Şekil 1 genel bakış, tek bir hücre izolasyonu ve gen ekspresyon analizi . Bu prosedür, fare kalp cerrahi olarak çıkarılması ve bireysel kardiyomiyositlerde izolasyonu gösterecektir. Bu yordamı tartışılan yöntemlerinin tüm transcriptome amplifikasyon (WTA) sonra qPCR veya mikroarray analizi için yöntemler içerir. WTA prosedürü sonra Sigma'nın evrensel primerler bağlayıcı (B) mRNA lizis (A) ile başlarhavuzu. Bu primerler (C) ve amplifikasyon (D) faz uzantısı amplifiye malzeme mikrogram oluşturun. Bu amplifikasyon sonra (E) mikroarray prosedürü için yeterli malzeme üretmek için tekrarlanır.
Şekil 2 fare kalp kaldırmak için insizyon yerini temsili. (A) göğüs kafesinin yan duvar boyunca kesin, daha sonra göğüs kafesinin alt marjı (B) birlikte kesti. Hala yeterli aort kalp cannulate bırakarak kalbin üstünde ve altında damarlar Kesme kaldırılmasına olanak tanıyın. Görüntüler MJ Cook 6 uyarlanmıştır.
Şekil 3 fare toraks diyagramı. Noktalı çizgiler h zarar vermeden kalp göğüs boşluğu eksize insizyon (A) yerleri gösterir eart doku. Görüntüler MJ Cook 6 uyarlanmıştır.
Şekil 4. arkus aorta ve dalları Resim. Gri çizgi aorta (A) Döşeme nerede ideal bir yer olduğunu gösterir. Kanül (B) ucu aort içinde uygun seviyeye (C) gider böylece kalp takılı kalan aort kanüle edilmiştir. Görüntüler F. Gaillard 7 uyarlanmıştır.
Şekil 5 gen ekspresyon analizi için tek bir hücre seçimi. Her panel, ışık mikroskobu altında kardiyomiyositlerde tipik morfoloji gösteren görüntülü kardiyomiyositlerde gösterir. Sağlıklı kardiyomiyositlerde yeşil oklarla gösterilir. Ölü ya da ölmek üzere olan hücreler kırmızı oklarla gösterilmiştir. Bu ölü hücreler, analizde kullanılan olmamalıdır.
iles/ftp_upload/3302/3302fig6.jpg "alt =" Şekil 6 "/>
Şekil 6. Kalite kontrolü WTA sonuçları tek bir hücre amplifikasyonu için. (A) NanoDrop spektrofotometre okuma WTA tepki amplifiye transkript için uygun bir Resim. (B) BioAnalyzer çip okuma üç amplifiye hücreler elde edilen sonuçları göstermektedir.
Şekil 7 qPCR amplifikasyon eğrileri (Sol grafik) ve pik sıcaklık eğrileri (sağ grafik) eritebilir. (A) kaliteli bir testte ifade sonuçlar farklı amplifikasyon eğrileri rağmen tek bir erime zirve ile gösterilir. (B), son derece değişken ekspresyon analizi için ideal değildir erime zirveleri olan fakir bir astar seti, eğriler eritin.
Şekil 8 tek hücre qPCR tepki için kalite kontrol sonuçlarıiyonları. Bu ısı haritası, bir renk skalası olarak erime sıcaklıkları görüntülemek için oluşturuldu. Her qPCR tahlil için pik erime sıcaklığı (A1-A43) 40, tek tek hücrelerin (S1-40) gösterilir. Testleri onların erime sıcaklığına göre kümelenmiş. Her bir deney için sütun aşağı bakarak, varyasyon örnekleri arasında eriyip görmek mümkündür. Bu rakam bazı qPCR testleri, diğerleri son derece değişken ve böylece tek bir hücre analizi için uygun değildir çok özel olduğunu gösteriyor.
Tablo S1 mikroarray veri Ek tablo Bu genlerin büyük bir veri kümesi üzerinde tek kardiyomiyositlerde tespit edildiği sağlamlık göre listelenmektedir . Bu gen listesi, genellikle tek bir kardiyomiyositlerde ifade gen bir dizi için algılama hassasiyeti gösterir.
Bu yöntem, işlevsel bir sayısının yanı sıra gen ekspresyon çalışmaları için kardiyomiyositlerde üretme imkanı vardır. Tek hücre gen ekspresyon analizi muayene filizlenmekte olan bir alandır. Transkripsiyonel seviyeleri tek hücre düzeyinde inceleme avantajı tüm doku preparatları mümkün değildir saf bir hücre popülasyonu, muayene izin vermesidir. Ayrıca, tek bir hücre analizi, homojen 8,9 olduğu düşünülen hücre popülasyonlarının tanımlamak için, tek tek hücrelerin mRNA düzeyleri stokastik değişim incelenmesi için izin verir. Potansiyel, gen ifadesi 10,11,12 stokastik olan genlerin belirlenmesi amacıyla ek olarak, bu yöntem aynı zamanda gen ekspresyon profilleri tarafından tanımlanan nadir bir hücre popülasyonlarının belirlenmesi için olanak sağlar .
Bu yöntem, bir dizi gen ekspresyon analizi heyecan verici potansiyelini kullanır sağlarken, som var.tek hücre kullanımı e uyarılar ve dikkate alınması gereken noktalar. Tek hücre analizi için birincil sınırlama, örnek varyansı, faiz metrik konusunda istatistiksel anlamlılık elde etmek için deney yeterli hücre toplanması. Ilgi dokusundan izole edilen hücrelerin sayıları bir sınırlama değildir, bir yeni nesil sıralama ya da nanofluidic diziler gibi yaklaşımlar kullanarak, yüzlerce grup başına hücre inceleyebilirsiniz. Ancak, bazı durumlarda, yeterli ilgi doku hücreleri elde zorluk olabilir. Bu bölüm hedeflenen hücre tipi toplanması için kendine özgü yoğun bir usul ile neden olabilir. Ancak, dikkatli bir planlama ve ön hazırlık, tek bir hücre koleksiyonu ile devam hala sınırlı teknik hata ile sıkı tek hücre analizi için izin verebilir. Dikkate alınması gereken sonuçlar incelendiğinde, tecrit hücreleri için bu yordamı, çok sayıda Studie kullanılmış olsa bile(mikroskopi, elektrofizyoloji, vb dahil), yalıtım kendisi potansiyel gen ekspresyonu etkisi olabilir. Biyolojik örnekler işliyorsa herhangi bir yöntem olduğu gibi, bulguların sonuçları dikkatle tek hücre, doku kendisi ve teknik değil eğilim temsilcisi sağlamak için doğrulanmış olmalıdır. In situ hibridizasyon gibi yöntemler, sağlam doku, bu sonuçları doğrulamak için yararlı olabilir. Son olarak, üretilen verilerin dikkatli bir şekilde kalite kontrolü için işaretli olduğundan emin olmak için kritik öneme sahiptir. Şekil 8'de gösterilen veriler qPCR deneyleri, kendi özgünlüklerini tahlil # 13 (A13) gibi çok güçlü veya tahlil # 34 (A34) gibi teknik değişikliğe yol açabilir değişkenlik yüksek seviyesine sahip olduğunu gösteriyor.
Ücretsiz erişim ve bu üretim Sigma-Aldrich desteklenmektedir.
Yazarlar, bu protokolün çekimler sırasında C. Zambataro teknik yardım kabul etmek istiyorum. Biz Glenn Nathan Şok Merkezi ödülü Tıbbi Araştırma (SM), Hillblom vakıf, ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Vakfı (P30AG025708) ve PO1AG025901 destek minnetle kabul etmiş sayılırsınız. JMF Yaşlanma Araştırma Enstitüsü Buck layık T32AG000266 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktifi Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
NaCl | Sigma-Aldrich | 71378 | |
KCl | Sigma-Aldrich | 60128 | |
Pirüvik asit | Sigma-Aldrich | P4562 | |
HEPES | Sigma-Aldrich | 54457 | |
MgCl 2 | Sigma-Aldrich | M1020 | |
NaH 2 PO 4 tekbazlı | Sigma-Aldrich | P9791 | |
Dekstroz | Sigma-Aldrich | G6721 | |
NaOH | Sigma-Aldrich | 72068 | |
EGTA | Sigma-Aldrich | O3777 | |
CaCl 2 | Sigma-Aldrich | 21115 | |
Proteaz, Tip XIV. | Sigma-Aldrich | P5147 | |
Collagenase, Tip I | Worthington | C9891 | |
1x DNA Süspansiyon Buffer (10 mM Tris, pH 8.0, 0.1 mM EDTA) | TEKnova, | PN T0221 | |
BSA | Sigma-Aldrich | B8667 | |
Pentobarbital Sodyum | Henry Schein Vet. Kaynağı * | Sipariş için iletişim tedarikçisi | * Veteriner veya laboratuvar hayvan profesyonel aracılığıyla temin edilmelidir |
BT ExoSAP | Affymetrix / USB | 78201 | |
2x RXN Mix CellsDirect | Invitrogen | 11737-030 | |
Üst Simge III RT Platinum Taq Mix | Invitrogen | 10928-042 | |
RT-STA Primer Mix | IDT | Özel | |
Nükleazlar Ücretsiz su | Sigma-Aldrich | W4502 | |
WTA2 | Sigma-Aldrich | WTA2-50rxn | |
Qiaquick PCR saflaştırma kiti | Qiagen | 28104 | |
Qiacube | Qiagen | 9001292 | |
NanoDrop Spektrofotometre | NanoDrop | 2000c | |
BioAnalyzer DNA 7500 kiti | Agilent | 7500 kiti | |
Bir Renk Etiketleme kiti | Roche-NimbleGen | 5223555001 | |
Muş Musculus 12x135k dizi | Roche-NimbleGen | 5543797001 | |
GenePix 4200A Tarayıcı | Moleküler Cihazlar | 4200A | |
TransPlex Komple Tüm Transcriptome Amplifikasyon Kiti (WTA2 Kiti) | Sigma-Aldrich | WTA2-50RXN |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır