Method Article
Bu makalede, biz emici microbiopsy tekniği nasıl yapılır ve nasıl örnek için RNA çıkarma basit ve aynı zamanda yapılan örnekleme için-deri ve kan minimal invaziv bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.
Geleneksel cilt biyopsisi kozmetik hassas alanlarda veya onun invasiveness nedeniyle Pediatrik uygulamaları ile ilgili klinik araştırma sınırlar. Burada, bir emici microneedle tabanlı aygıt, emici microbiopsy, deri ve kan karışımı minimal invaziv örnekleme için kullanma Protokolü açıklar. Amacımız hızlı ilerleme klinik araştırma, cilt hastalıkları ve klinik araştırma katılımcılar için riski azaltmak için biyolojik kurulması kolaylaştırmak yardımcı olmaktır. Geleneksel cilt biyopsisi teknikleri, aksine emici microbiopsy saniye içinde gerçekleştirilebilir ve yoğun bir eğitim ile basit tasarımı gerektirmez. Bu raporda, emici microbiopsy yükleme ve uygulama, bir gönüllü de dahil olmak üzere, nasıl kullanılacağını açıklar. O zaman, biz RNA absorbe örnekten yalıtmak nasıl göstereceğim. Son olarak, nicel ters transkripsiyon PCR (RT-qPCR) kan (CD3E ve CD19) ve (KRT14 ve TYR) deri mRNA ifade düzeylerini ölçmek için kullanımını göstermektedir. Biz tarif yöntemleri raf kitleri ve Kimyasalları kullanmak. Bu iletişim kuralı için deri ve kan aynı emici microbiopsy matris içinde eşzamanlı örnekleme minimal invaziv bir yaklaşım sunmaktadır. Biz insan etik komiteler, klinisyenler ve gönüllü dermatolojik araştırma için bu yaklaşımın destek olmaya bulduk.
Cilt biyopsisi Dermatoloji deri örnekleme için en temel teknikleri ve sonraki tanı histopatolojik değerlendirmesi ile cilt hastalıkları biridir. Biyopsi tekniği bir sağlık uzmanına muayene1için hastanın cilt şüpheli lezyon kaldırmak için bir bıçak veya punch biyopsi kullanarak içerir. Teknik etkili olsa da, son derece invaziv ve bitiş noktası genellikle moleküler biyoloji teknikleri2,3karıştırmak gibi klinik araştırma sınırlar. Moleküler analiz cilt hastalıkları histopatolojik analizi, böylece ilaç bulma ve hastalık tanı4,5kolaylaştırmak yapamam çok özel biyolojik bilgi sağlamak için potansiyele sahiptir. Ayrıca, örnek talep en moleküler teknikleri nispeten küçük ve hayvan kullanımı bir azalma kurşun ve çoğaltır daha çok sayıda izin. Bu nedenle, ortada açık bir klinik araştırma moleküler analiz sağlar ve katılımcılar için risk düşürür alternatif bir tekniği için gerekir.
Böyle bir ihtiyaç alanındaki adrese, bizim grup geliştirmiştir bir roman microneedle tabanlı tanı platformu, basit ve minimal invazif şekilde6kanla karışık cilt küçük bir miktar koleksiyonu sağlayan emici microbiopsy. Bu yayının amacı emici microbiopsy moleküler analizi RNA ayıklama klinik araştırma ile kolaylaştırmak için bir örnekleme araç olarak tarif etmektir.
Daha önce microbiopsy, Cilt dokular7küçük parçalar ayıklamak için bir üç kat sac tasarım yapılan bir microneedle oluşur deri microbiopsy ilk sürümü anlatmıştık. Yenilik bu cihazın verimli doku çıkarma3izni microneedle birden çok kişi puan gelir. Buna ek olarak, dairesel deri punch biyopsi tek bir irtibat noktası sağlar ve bazı durumlarda herhangi bir örnek yakalama olmadan cilt sadece gözyaşları. Cilt microbiopsy dayanarak, biz son zamanlarda geliştirilen kan ve deri yetenekleri örnekleme olan emici microbiopsy. Cihazın son epidemiyolojik çalışma6kaynak-yoksul bölgelerde uygulanabilir olduğu gösterilmiştir.
İle basit tasarımı, emici microbiopsy bir kaç saniye içinde gerçekleştirilebilir ve kapsamlı bir eğitim gerektirmez. Ayrıca, lokal anestezik gerekli değildir ve uygulama sitesi skarlasma neden olmaz. Araştırmacılar veya tıp uzmanları ilgili örnekleme moleküler analiz için hedeflenen cilt verileri elde etmek için eğitim olmadan sağlayan mevcut protokol. Microsampling cihazlar deri araştırma yordamında gelecekte olmak için bekliyoruz.
Her ne kadar microbiopsy moleküler tanı teknikleri6,8,9,10, insan papilloma virüsü DNA tespiti, bu iletişim kuralı gibi dahil diğer cilt hastalığı çalışmalarda bildirilmiştir emici microbiopsy örnek çıkarma ve işleme teknikleri ayrıntılarını göstermek için ilk olduğunu. Ayrıca, bu açıklayan göreli gen ifade deri ve kan hücreleri microbiopsy örneklerinde profilleme ilk rapordur.
Çalışma Metro Güney insan araştırma Etik Komitesi ve Queensland Üniversitesi insan araştırma Etik Komitesi (HREC-13-QPAH-551 ve UQ2013001551) ve Üniversitesi Güney Avustralya insan Etik Komitesi (200607) tarafından kabul edildi.
1. emici Microbiopsy imalat
2. örnekleme emici Microbiopsy ile
3. RNA çıkarma
Not: RNA çıkarma yordamları üreticilerin protokolü en uygun RNA izolasyonu microbiopsied örnek için modifiye edilmiştir. Tüm reaktifler ve RNA çekme içinde kullanılan sütun aksi belirtilmedikçe kiti dahildir.
4. cDNA sentezi
5. qPCR reaksiyon ve veri analizi
Not: QPCR reaksiyonlar için astar NCBI astar patlama (www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/) kullanarak genomik DNA amplifikasyon önlemek için intron sınırları yayılmak üzere tasarlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan referans gen RPLP0 olduğunu (daha fazla bilgi için tartışma bölümüne bakın).
Biz daha önce deri microbiopsy microneedle cilt yaklaşık 500 µm derin7nüfuz bildirdin. Cilt microbiopsy microneedle tasarımını emici microbiopsy (şekil 2a) üzerinde bir çok benzer. Kan emme için ortada bir emici katman emici microbiopsy oluşan iken, Cilt microbiopsy mekanik deri dokuları yakalamak için bir kanal yer. Ayrıca emici katman kullanımı liderliğindeki microneedle boyut küçük bir fark için (emici: 1,50 x 0.50 x 0,21 vs cilt mm: 1,50 x 0.50 x 0.15 mm).
Şekil 2b Uygulama siteleri 5 dk sonra emici gösterir ve cilt microbiopsies erkek gönüllü volar Sol kolunda uygulandı. İki microneedle tasarımlar arasındaki benzerliği nedeniyle, her iki cihaz uygulama sitelerden küçük eritem ile karşılaştırılabilir. Her iki uygulama site arkasında hiçbir yara izi kaldı ile 48 saat sonra fark değildi. Bu minimal invaziv bu aygıtın birden çok uygulama site ekran yardımcı olmak için düzenli olarak gerçekleştirilen veya gerçekleştirilecek potansiyeline sahiptir hipotezi destekler.
Şekil 2 c emici microbiopsy emici katman temsili resmi bir erkek volar koluna uygulanan sonra gönüllü gösterir. Şekilde gösterildiği gibi birkaç küçük parça deri microneedle ucu ele geçirildi ve biraz kan filtre kağıdı emilir. Bu cihaz cilde nüfuz ve deri ve kan aynı anda aynı emici microbiopsy matris içinde yakalanan gösterir. Sonrası örnekleme bir şekil 2B gösterir microbiopsy, microbiopsy, önceki nesil karşılaştırma için cilt. Cilt microbiopsy kanal küçük bir deri parçası yakalanan ancak microneedle kan miktarına göre emici microbiopsy küçüktü. Her iki uygulama site içinde 48 h fark değildi. Deneyde, emici microbiopsy uygulandığı ile 10-s holding zaman sonrası uygulama sırasında cilt microbiopsy hemen tasarım farklılığı nedeniyle uygulandıktan sonra serbest bırakıldı.
Şekil 3aiçinde gösterildiği gibi emici microbiopsy iki grup uygulama protokolüne dayanan bu deney dahil: 'Basın Bülteni' ve ' 10-s holding'. 'Basın Bülteni' grubu için aygıtı aynı orijinal deri microbiopsy protokolü, uygulama sitesinden hemen sonra uygulama kaldırılmakta olan cihaz kullanarak uygulandı. ' 10-s tutmak için ' grup, cihaz düzenlenen yerde 10 için uygulamadan sonra örnek toplama geliştirmek için s. Emici microbiopsy iki grup uygulama yaklaşım örnek tutar nasıl etkileyebilir göstermek için kurulmuştur. 10-s holding saat klinik olarak makul bir süre uygulama süresi kurtarılabilir örnek miktarını etkiler göstermek için seçildi.
RNA miktarı kurtarılan iki emici microbiopsy gruplarından 0,33 ± 0.39 ng 'Basın Bülteni' ve 1,43 ± 0,88 ng ' 10-s beklediğiniz için ' (şekil 3a, n = 20), ilave holding zamanla 4-fold bir artış düşündüren. Bu 10-s holding zamanla emici aygıt uygulama daha fazla RNA çıkarılan sonuçlandı gösterir. Fark emici katman (şekil 3 c) artan kan örneğinde varlığı nedeniyle olabilir. Gerçekten de, 'Basın Bülteni' grup (şekil 3b) benzer bir miktar kan emici tabaka ' 10-s holding ile karşılaştırıldığında toplanamadı ' (şekil 3 c) grubu. Ayrıca en hemen serbest bırakmak microbiopsies olumsuz olaylar olduğunu veya RNA çok düşük miktarda görüntülenen düşündüren x ekseni yakın olduğunu belirtmek gerekir. Bu nedenle, sonuç kan emici katman tarafından absorbe edilebilir için zaman alabilir gibi holding zaman cihazın performansı üzerinde bir etkisi olurdu hipotezini geçerliliği.
Cihazın kan ve deri örnekleme için tasarlanmıştır beri qPCR deri ve kan biyolojik karşılaştırma için her iki cihaz için ifade algılamak için kullanıldı. Tirozinaz, TYR, bir biyomarker melanosit ve KRT14 keratinositler uygun epidermisin içinde için bir biyomarker olarak olarak kullanılır. Deri microbiopsy Örnekleri Deneme ürününü karşılaştırma listesine dahil. Cilt ve emici microbiopsies farklı tasarım, farklılığı nedeniyle uygulanmış olsa şekil 4gösterildiği gibi ifade için her ikisi de biyolojik TYR deri ve KRT14 gösterildiği gibi her iki cihaz için karşılaştırılabilir düzeyde veri. Beyaz kan hücresi biyolojik (CD3E, T hücreleri ve CD19, B hücreleri) daha yaygın cilt microbiopsy örneklerinde emici microbiopsy örneklerinde bulunmuştur. Bu sonuç öneriyor emici microbiopsy daha iyi kan koleksiyonunda gerçekleştirilen ancak hala muhafaza deri deri microbiopsy ile karşılaştırıldığında yakalamak için kapasite (n = 5).
Şekil 1. Emici microbiopsy imalatı. (a) üç kat microneedle. (b) cihazın bölümlerdir. (c) monte emici microbiopsy. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2. Emici microbiopsy deri ve kan örnekleri aynı anda erkek gönüllü volar Sol kolunda bir yara izi bırakmadan yakalamak başardı. (a) emici ve cilt microbiopsies microneedles arasında bir karşılaştırma. (b) uygulama sol tarafından emici ve cilt microbiopsies 5 dk sonra uygulama siteleri. (c, d) Uygulamadan sonra emici ve cilt microbiopsies Microneedles. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3. Emici microbiopsy daha fazla kan ve 10-s. için uygulandığında RNA örnek yakalanan (a) 10-s sonrası uygulama holding zaman cihaz hemen serbest daha yüksek bir miktar RNA'ın sonuçlandı (n = 20). Hata çubukları temsil S.D. ortalamasını (***p< 0.0001). (b, c) 'Basın Bülteni' ve ' 10-s holding ile uygulamadan sonra emici microbiopsies temsilcisi resimleri ' yaklaşımlar. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. Cilt ve emici microbiopsies arasında mRNA ifade düzeylerinin karşılaştırılması (n = 5). Gen ekspresyonu referans gen RPLP0ile normalleştirilmiş. Hata çubukları temsil S.D. ortalamasını (*p< 0,05). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Bu sonuçlar emici microbiopsy basit ve minimal invaziv örnekleme moleküler karakterizasyonu için deri ve kan karışımı için bir araç olarak kullanılabilir gösterilmektedir. Aygıt kullanma bizim protokol uyarınca farklı uygulama protokolleri (şekil 3) ile kurtarılan RNA tutar farkı tarafından gösterildiği gibi güvenilir sonuçlar elde etmek için esastır. Bir kez örnek hulâsa, RNA çıkarılması için adım işleme sonraki örnek kurulan iletişim kuralları15,16' son derece benzerdir. Ayrıca emici microbiopsy için değiştirilmiş ilk adımda RNA ayıklama, başka bir anahtar değişimi RNase free su aşağı akım uygulamaları için sonuçlarını iyileştirmek için kullanılır. Ayrıca, bu çalışmada kullanılan referans gen RPLP0olduğunu kayda değer olduğunu. Kimin işlevi farklı hücre ve doku türleri17için bilinen, RPLP0, Melanom olmayan deri kanserlerinin ve prekanseröz lezyonlar18kullanmak için uygun başvuru gen olarak bildirilmiştir.
Bir aygıtın ana sınırlamaları microbiopsy zaman alır ve potansiyel olarak özellikle RNA gibi hassas örnekleri için örnek kaybı olasılığı artar olan aygıt üzerinden çıkartılmasıdır. Yine de, sorunun tüm steril işlenme aleti, Kuru buz üzerine 2 mL microcentrifuge boruları gibi ön soğutma tarafından üstesinden gelebilir.
Emici microbiopsy kullanımı basittir ve yoğun bir eğitim gerektirmez. Geleneksel biyopsi microbiopsy RT-qPCR gibi kurulan moleküler tanı yöntemleri ile moleküler karakterizasyonu izni olmaksızın gerekli değildir. Daha fazla ölçmek ve emici microbiopsy örnekleme yeteneğini göstermek için RNA çekme--dan insan deri dokusu dahil önceki edebiyat araştırılmıştır. Tipik 3.0 veya 4.0 mm dış görünümden biyopsi yumruk, üç çalışmalar 50'den 200'e değişiyordu ayıklanan RNA tutarları bildirdin ng cilt doku19,20,21mg başına. 1.43 ile karşılaştırarak ng emici microbiopsy ortalama (şekil 3), örneklenen cilt dokularının ağırlığını kurtarıldı RNA'ın 0,29-115 aralığı için beklenen µg cilt punch biyopsi çalışmalar aynı RNA doku oranına dayalı.
Bazı sorunları kolayca üstesinden gelebilir bu protokolü potansiyel tuzaklar değildir. Örneğin, RNA ayıklama veri önemli farklılıklar bile 10-s holding zamanla (şekil 3) önerdi. Bu sorunu çözmek için uygulama protokolü en iyi duruma getirme bir olası çözüm içerir. Parametreleri gücü gibi cilde uygulanan ve test olmalıdır zaman holding ve örnek çıkarma değişimler azaltmak için en iyi duruma getirilmiş. Diğer olası bir sorunu microbiopsy örnek bütünlüğü ve kurtarma etkisi olabilir cihaz, çıkartılmasıdır. Microbiopsy RNA çıkarılması için kaldırma etkili bir yaklaşım olmakla birlikte, yordamın tamamını sıkıcı ve örnek kirlenme sürecinde maruz. Bu nedenle, örnek işlem protokolü değişiklik son derece örnek bütünlüğünü ve örnek kaybını önlemek için arzu edilir.
Yukarıdaki iki konular ele sonra bu cihazın klinik araştırma için standart bir araç haline bekleniyor. Cihazın deri ve kan örneği aynı anda yakalar ve bu dikkate gen ifadesi verileri çözümlerken alınması gereken unutmamak gerekir. Sonuç olarak, bu iletişim kuralı olarak birleştirilmiş deri ve kan örnekleme ve göreli gen ifade profil oluşturma için işleme sonraki örnek için kolay ve minimal invaziv bir araçtır emici microbiopsy gerçekleştirmeyi ayrıntılarını açıklar.
Hiçbir çıkar çatışmaları ilan etti.
NHMRC Arkadaş grupları APP1109749 ve APP1111216, Queensland Üniversitesi kuruluşunun yüzüncü yılını kutlayan burs ve uluslararası yüksek lisans araştırma bursu kabul etmek istiyoruz.
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 |
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