Name: laser-capture microdissection rna-sequencing for spatial and temporal tissue-specific gene expression analysis in plants
Uploaded: 2020-08-05T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants at JoVE.com

この研究は、オーストラリア研究評議会植物エネルギー生物学優秀センター(CE140100008)によってJWに支援されました。M.G.Lは、ラ・トローブ大学の助成金の開始によって支援されました。ラ・トローブ・ゲノミクス・プラットフォームがハイスループットシーケンシングとデータ分析をサポートしてくれたことに感謝します。私たちの研究室でLCMを確立するための専門家のアドバイスをマシュー・タッカー准教授に感謝します。

最終製品はRNAであるため、RNasesでの作業を汚染しないように注意してください。手袋を着用することは必須です。ジエチルパイロカーボネート(DEPC)-処理水、緩衝液などを使用してください。オートクレーブバッファーとベークガラス製品を使用する前に。
1. 組織固定
<ol><li>種や組織の種類に応じて選択の固定剤を準備します。大麦種子の, 使用ファーマーズ固定剤 (75% ...

<ol>
	<li>Emmert-Buck, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+capture+microdissection.">Laser capture microdissection.</a> Science. 274 (5289), 998-1001 (1996).</li><li>Alevizos, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+cancer+in+vivo+gene+expression+profiling+assisted+by+laser+capture+microdissection+and+microarray+analysis.">Oral cancer in vivo gene expression profiling assisted by laser capture microdissection and microarray analysis.</a> Oncogene. 20 (43), 6196-6204 (2001).</li><li>Cong, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+localization+of+follicular+lymphoma:+description+and+analysis+by+laser+capture+microdissection.">In situ localization of follicular lymphoma: description and analysis by laser capture microdissection.</a> Blood, The Journal of the American Society of Hematology. 99 (9), 3376-3382 (2002).</li><li>Blokhina, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+capture+microdissection+protocol+for+xylem+tissues+of+woody+plants.">Laser capture microdissection protocol for xylem tissues of woody plants.</a> Frontiers in Plant Science. 7, 1965 (2017).</li><li>Casson, S., Spencer, M., Walker, K., Lindsey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+capture+microdissection+for+the+analysis+of+gene+expression+during+embryogenesis+of+Arabidopsis.">Laser capture microdissection for the analysis of gene expression during embryogenesis of Arabidopsis.</a> The Plant Journal. 42 (1), 111-123 (2005).</li><li>Chen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LCM-seq+reveals+the+crucial+role+of+LsSOC1+in+heat-promoted+bolting+of+lettuce+(Lactuca+sativa+L.).">LCM-seq reveals the crucial role of LsSOC1 in heat-promoted bolting of lettuce (Lactuca sativa L.).</a> The Plant Journal. 95 (3), 516-528 (2018).</li><li>Jiao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+transcriptome+atlas+of+rice+cell+types+uncovers+cellular,+functional+and+developmental+hierarchies.">A transcriptome atlas of rice cell types uncovers cellular, functional and developmental hierarchies.</a> Nature Genetics. 41 (2), 258-263 (2009).</li><li>Kivivirta, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+protocol+for+laser+microdissection+(LMD)+followed+by+transcriptome+analysis+of+plant+reproductive+tissue+in+phylogenetically+distant+angiosperms.">A protocol for laser microdissection (LMD) followed by transcriptome analysis of plant reproductive tissue in phylogenetically distant angiosperms.</a> Plant Methods. 15 (1), 1-11 (2019).</li><li>Li, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+developmental+dynamics+of+the+maize+leaf+transcriptome.">The developmental dynamics of the maize leaf transcriptome.</a> Nature Genetics. 42 (12), 1060-1067 (2010).</li><li>Liew, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+tissue-specific+regulation+of+transcriptomes+during+barley+(Hordeum+vulgare)+seed+germination.">Temporal tissue-specific regulation of transcriptomes during barley (Hordeum vulgare) seed germination.</a> The Plant Journal. 101 (3), 700-715 (2020).</li><li>Matas, A. 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H., Bang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+RNA+sequencing+technologies+and+bioinformatics+pipelines.">Single-cell RNA sequencing technologies and bioinformatics pipelines.</a> Experimental &amp; Molecular Medicine. 50 (8), 1-14 (2018).</li><li>Zeb, Q., Wang, C., Shafiq, S., Liu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Single-Cell Omics. , 101-135 (2019).</li><li>Deal, R. B., Henikoff, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+INTACT+method+for+cell+type-specific+gene+expression+and+chromatin+profiling+in+Arabidopsis+thaliana.">The INTACT method for cell type-specific gene expression and chromatin profiling in Arabidopsis thaliana.</a> Nature Protocols. 6 (1), 56 (2011).</li><li>Heiman, M., Kulicke, R., Fenster, R. 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Laser-assisted microdissection of plant cells.</a> Trends in Plant Science. 10 (8), 397-406 (2005).</li><li>Takahashi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+obtaining+high+quality+RNA+from+paraffin+sections+of+plant+tissues+by+laser+microdissection.">A method for obtaining high quality RNA from paraffin sections of plant tissues by laser microdissection.</a> Journal of Plant Research. 123 (6), 807-813 (2010).</li><li>Schroeder, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+RIN:+an+RNA+integrity+number+for+assigning+integrity+values+to+RNA+measurements.">The RIN: an RNA integrity number for assigning integrity values to RNA measurements.</a> BMC Molecular Biology. 7 (1), 3 (2006).</li><li>Ferreira, E. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+mRNA+amplification+approach+for+RNAseq+from+limited+amount+of+RNA.">Linear mRNA amplification approach for RNAseq from limited amount of RNA.</a> Gene. 564 (2), 220-227 (2015).</li><li>Schneider, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+analysis+of+T7+RNA+polymerase+based+in+vitro+linear+RNA+amplification+for+use+in+microarray+experiments.">Systematic analysis of T7 RNA polymerase based in vitro linear RNA amplification for use in microarray experiments.</a> BMC Genomics. 5 (1), 29 (2004).</li><li>Shanker, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+commercially+available+RNA+amplification+kits+for+RNA+sequencing+using+very+low+input+amounts+of+total+RNA.">Evaluation of commercially available RNA amplification kits for RNA sequencing using very low input amounts of total RNA.</a> Journal of Biomolecular Techniques. 26 (1), 4 (2015).</li><li>Bhattacherjee, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+capture+microdissection+of+fluorescently+labeled+embryonic+cranial+neural+crest+cells.">Laser capture microdissection of fluorescently labeled embryonic cranial neural crest cells.</a> Genesis. 39 (1), 58-64 (2004).</li><li>Cl&#233;ment-Ziza, M., Munnich, A., Lyonnet, S., Jaubert, F., Besmond, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+RNA+during+laser+capture+microdissection+by+performing+experiments+under+argon+atmosphere+or+using+ethanol+as+a+solvent+in+staining+solutions.">Stabilization of RNA during laser capture microdissection by performing experiments under argon atmosphere or using ethanol as a solvent in staining solutions.</a> RNA. 14 (12), 2698-2704 (2008).</li><li>Blokhina, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parenchymal+Cells+Contribute+to+Lignification+of+Tracheids+in+Developing+Xylem+of+Norway+Spruce.">Parenchymal Cells Contribute to Lignification of Tracheids in Developing Xylem of Norway Spruce.</a> Plant Physiology. 181 (4), 1552-1572 (2019).</li><li>Schad, M., Lipton, M. S., Giavalisco, P., Smith, R. D., Kehr, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+two-dimensional+electrophoresis+and+liquid+chromatography-tandem+mass+spectrometry+for+tissue-specific+protein+profiling+of+laser-microdissected+plant+samples.">Evaluation of two-dimensional electrophoresis and liquid chromatography-tandem mass spectrometry for tissue-specific protein profiling of laser-microdissected plant samples.</a> Electrophoresis. 26 (14), 2729-2738 (2005).</li><li>Schad, M., Mungur, R., Fiehn, O., Kehr, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+profiling+of+laser+microdissected+vascular+bundles+of+Arabidopsis+thaliana.">Metabolic profiling of laser microdissected vascular bundles of Arabidopsis thaliana.</a> Plant Methods. 1 (1), 2 (2005).</li><li>Latrasse, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+quest+for+epigenetic+regulation+underlying+unisexual+flower+development+in+Cucumis+melo.">The quest for epigenetic regulation underlying unisexual flower development in Cucumis melo.</a> Epigenetics &amp; Chromatin. 10 (1), 22 (2017).</li><li>Turco, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+methylation+and+gene+expression+regulation+associated+with+vascularization+in+Sorghum+bicolor.">DNA methylation and gene expression regulation associated with vascularization in Sorghum bicolor.</a> The New Phytologist. 214 (3), 1213-1229 (2017).</li><li>Gomez, S. K., Harrison, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+microdissection+and+its+application+to+analyze+gene+expression+in+arbuscular+mycorrhizal+symbiosis.">Laser microdissection and its application to analyze gene expression in arbuscular mycorrhizal symbiosis.</a> Pest Management Science: Formerly Pesticide Science. 65 (5), 504-511 (2009).</li><li>Roux, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrated+analysis+of+plant+and+bacterial+gene+expression+in+symbiotic+root+nodules+using+laser-capture+microdissection+coupled+to+RNA+sequencing.">An integrated analysis of plant and bacterial gene expression in symbiotic root nodules using laser-capture microdissection coupled to RNA sequencing.</a> The Plant Journal. 77 (6), 817-837 (2014).</li><li>Tang, W., Coughlan, S., Crane, E., Beatty, M., Duvick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+laser+microdissection+to+in+planta+gene+expression+profiling+of+the+maize+anthracnose+stalk+rot+fungus+Colletotrichum+graminicola.">The application of laser microdissection to in planta gene expression profiling of the maize anthracnose stalk rot fungus Colletotrichum graminicola.</a> Molecular Plant-Microbe Interactions. 19 (11), 1240-1250 (2006).</li></ol>

多くの組織特異的遺伝子発現研究は、時間がかかり、労働集約的であるサンプルの手による解剖によって制限されており、汚染のリスクが高く、人間の手術者が収穫に十分に器用であるサンプルのみを利用することができます。LCMは顕微鏡視覚化の下で機械操作のレーザービームを使用して固定組織セクションから細胞を集める精密で、無接触の技術である。
LCM では、?...

植物の開発と成長は、複雑な細胞環境に存在する異なる細胞内の転写調節ネットワークの協調作用を伴う。これらの制御ネットワークの活動を理解するためには、発達段階を越えた異なる細胞型における空間的および時間的遺伝子発現に関する知識が必要である。しかし、遺伝子発現の分析は、少数の細胞を隔離して分析するという技術的な課題により、臓器全体またはバルク組織サンプルでより一般的に行われます。ここで説明する方法により、LCMとRNA-seqを結合させることにより、空間的および時間的組織特異的な転写法を得ることが可能になった。
LCMは20年前にエマート・バックと同僚によって開発されました1.この技術により、研究者は狭いビームレーザー1による直接的な顕微鏡的視覚化と操作を使用して、単一細胞または細胞のクラスターを環境から正確に分離することができました。それ以来、この方法は癌生物学と病理22,3において広く用いられている。多くの植物研究グループはまた、異なる植物種と異なる組織,,タイプ44、5、6、7、8、9、10、115,6,7,8で使用するためにLCM10を11適応させました。9最近では、いくつかの論文はまた、種子の発達と発芽10、12、13,12の間に胚、胚および他の種子構造を研究するために、ユージコットおよびモノコット種子にLCMを13使用している。マイクロピペット、細胞選別、磁気分離、マイクロ流体プラットフォームなどの他の一般的に使用される単細胞分離法のほとんどは、細胞を解離するために酵素消化または機械的均質化に依存します。これは、遺伝子発現を摂動させ、データ解釈14,15,15を混乱させる技術的なアーティファクトを導入する。これらの方法では、解き分けされた細胞を空間的位置と真の細胞タイプに関連付けるために、各細胞タイプのマーカー遺伝子に関する以前の知識も必要です。さらなる一群の技術は、例えばINTACT(細胞型でタグ付き核の単離)およびTRAP(リボソーム親和性精製の翻訳)16,17,17など、細胞全体の代わりに細胞内構造の親和性に基づく単離に依存する。しかし、原子核やリボソームの親和性の標識と精製は、確立された変換プロトコルを持たない植物種では技術的に困難です。LCMは、正常な組織/器官コンテキスト内の細胞を直接可視化することによって、迅速な組織固定を利用して転写レベルおよび従来の組織学的同定を維持し、離散細胞を短期間18、19,19で単離することを可能にする。
ここで提示されるプロトコルは、特定の細胞または細胞タイプを穀物種子の組織セクションから分離するための最適化された方法であり、組織学的に同定できるほとんどの細胞に適用することができる。LCMは細胞の分離の接触のない方法を提供し、汚染を大幅に減らし、回収されたRNAの完全性を高める。さらに、この方法は、少量の生物材料から始まる大規模ゲノムワイド研究におけるLCMの力を示す。また、下流転写/転写分析のための十分な入力材料を生成するためのRNAの線形増幅についても説明する。
このLCM RNA-seqプロトコルには、組織サンプルの固定、脱水、パラフィン浸潤、埋め込み、切除、LCM、RNA抽出、RNA増幅、RNA定量およびqRT-PCRおよび/またはRNA-セク法を含む、空間的および時間的組織特異的な転写術のための10の主要なステップがある(図1)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61517/61517fig01.jpg"> 図1:LCMのフローチャートに続いてRNA-seqまたはqRT-PCRが続く。LCMは、顕微鏡の視覚化の下でレーザービームを使用して固定組織セクションから細胞を収集する空間的に正確で、接触のない技術です。このプロセスは、組織サンプルの固定から始まり、次いでエタノールとキシレンの勾配シリーズを用いた脱水を行い、パラフィン浸潤で終了する。プロセスはティッシュのプロセッサを使用して完全に自動化することができる。組織にパラフィンを浸透させたら、埋め込みステーションを使用して溶融パラフィンを用いた型に埋め込まれる。断面化は、所望の厚さに設定されたミクロトームを用いて行われる。スライドは、RNAが捕捉された細胞から抽出される直前に調製され、LCMを行う。RNA抽出は、qRT-PCRおよび/またはRNA-セクの前に2ラウンドのRNA増幅を直接行います。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61517/61517fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetic acid 100 % ACS/R.</td>
			<td>AnalaR NORMAPUR (BioStrategies)</td>
			<td>VWRC20104.323</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AdhesiveCap 200 opaque</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>415190-9181-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear base moulds 8 X 10</td>
			<td>Leica</td>
			<td>3803015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl pyrocarbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>40718-25ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Sensitivity RNA ScreenTape</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5067-5579</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low&#173;profile disp.blades DB80LS</td>
			<td>Leica</td>
			<td>14035843489</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MembraneSlide 1.0 PEN</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>415190-9041-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MessageAmp II aRNA Amplification Kit</td>
			<td>Ambion (ThermoFisher)</td>
			<td>AMB17515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On-Column DNase I Digestion Set</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>DNASE70</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ovation RNA-Seq System V2</td>
			<td>NuGen (Integrated Science)</td>
			<td>7102-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin (Surgipath Paraplast)</td>
			<td>Leica</td>
			<td>39601006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PicoPure RNA Isolation Kit</td>
			<td>ABI (ThermoFisher)</td>
			<td>KIT0214</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RNaseZap RNase Decontamination Solution</td>
			<td>Ambion (ThermoFisher)</td>
			<td>AM9780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>AnalaR NORMAPUR (BioStrategies)</td>
			<td>VWRC28975.360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica Benchtop Tissue Processor</td>
			<td>Leica Biosystems</td>
			<td>TP1020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica Heated Paraffin Embedding Module</td>
			<td>Leica Biosystems</td>
			<td>EG1150H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica Cold Plate</td>
			<td>Leica Biosystems</td>
			<td>EG1150C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safemate Class 2 Biological Safety Cabinets</td>
			<td>LAF Technologies Pty Ltd</td>
			<td>Safemate 1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica Fully Automated Rotary Microtome</td>
			<td>Leica Biosystems</td>
			<td>RM2265</td>
			<td>with PALMRobo v 4.6 software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeiss PALM MicroBeam LCM system</td>
			<td>Zeiss miscroscopy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TapeStation</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>TapeStation 2200</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

laser-capture microdissection rna-sequencing for spatial and temporal tissue-specific gene expression analysis in plants

複雑な多細胞生物の開発は、異なる転写プロファイルを有する異なる細胞タイプによって支配される。発達過程を支配する転写調節ネットワークを同定するには、これらの個々の細胞タイプの空間的および時間的遺伝子発現プロファイルを測定する必要がある。したがって、生物学的および発達過程がどのように調節されているかを理解するためには、遺伝子発現の時空間的制御に関する洞察が不可欠である。ここでは、発芽中の時間経過に伴い、少量の細胞を3つの大麦胚器官から分離し、転写プロファイリングを行うレーザー捕捉マイクロ解剖(LCM)法について述べた。この方法は、組織固定、組織処理、パラフィン埋め込み、切片、LCMおよびRNA抽出に続いて、リアルタイムPCRまたはRNA-seqで構成されています。この方法により、さまざまな数の細胞(数十~数百)から種子臓器転写体の空間的および時間的プロファイルを取得することができ、典型的なバルク組織分析よりもはるかに大きな組織特異性を提供することができました。これらのデータから、転写調節ネットワークを定義および比較し、個々の組織の候補調節転写因子を予測することができました。この方法は、最小限の最適化で他の植物組織に適用できる必要があります。

LCM RNA-seq プロトコル10を使用して、発芽中に大麦の種子から空間的および時間的組織特異的な転写を生成しました。この研究は、発芽中の48時間の時間経過(0-48時間、7時間ポイント)にわたって、3つの胚器官(プルプル、ラジクル先端、スクテル)からの少数の細胞にLCM RNA-seqを適用することによって行われた(図2A,B)。
<p class="jove_content" fo:ke...

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Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants

ここに示されているのが、植物組織のレーザー捕捉マイクロ解剖(LCM)のプロトコルです。LCMは、汚染のない方法で組織の領域を単離するための顕微鏡的な技術です。手順は、組織固定、パラフィン埋め込み、切片、LCMおよびRNA抽出を含む。RNAは、下流組織特異的な、一時的に分解されたトランスクリプトムの分析に使用される。

植物における空間的および時間的組織特異的な遺伝子発現解析のためのレーザー捕捉マイクロ解離RNAシーケンシング

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify ...

このプロトコルは、少量の生物学的材料を使用して、関心のある植物の特定の細胞から空間および時間的転写を得るためにRNA-シーケンシングと組み合わせたレーザーキャプチャマイクロ解剖を使用する。レーザー技術の主な利点は、正常な組織コンテキスト内の細胞の直接可視化を容易にし、離散細胞を接触自由な方法で正確に単離できるようにすることである。このプロトコルは植物細胞の単離のために最適化されていますが、細胞学的に識別できるほとんどの細胞に適用することができます。良いサンプル準備は非常に重要です。従って、この技術を初めて行う1つは、組織固定および埋め込みのプロップ最適化がレーザー捕捉マイクロ解剖の前に重要である。組織サンプルを採取する前に、採取する種および組織タイプに適した固定剤を調製する。大麦シードの場合は、サンプルを少なくとも10倍の氷冷固定液に浸す前に、シードサンプルを半分に切ります。真空浸潤を使用して固定剤の浸透を促進します。組織は浸潤の終わりまでに沈み、その後、一晩のインキュベーションのために固定剤をリフレッシュし、組織処理のためにカセットにサンプルを移す必要があります。組織にロードされたカセットを自動処理装置の金属バスケットに入れ、金属バスケットをチャンバー1の上のホルダーに取り付けます。ティッシュ・プロセッサーのコントロール・パネルにプログラムを設定し、start を押して自動処理プログラムを開始します。システムは示されるように、カセットを勾配の一連のエタノールに浸すことによってサンプルを脱水する。最後のエタノール浸漬後、システムは示された溶液あたり90分間、キシレン勾配でサンプルを水没させます。その後、溶融パラフィンに290分浸漬し、摂氏55~60度で浸漬した。翌朝、組織処理装置からパラフィン浸潤カセットを取り出し、パラフィン埋め込み処理に進む。翌朝、微細な鉗子を使用してプロセスサンプルを適切なサイズの金型に移し、各サンプルに溶融パラフィンを加えます。大麦の種子の場合、縦方向にパラフィンのサンプルを切断方向に向けて、縦方向のセクションの獲得を容易にします。カセットをカセットに固定するために、カセット全体を十分にカバーして十分な量のパラフィンを使用してください。その後、ブロックを金型から解放する前に、パラフィンがセットされるまで10〜20分間コールドプレートに金型を置きます。PENメンブレンスライドを準備するには、RNS不活性化溶液のスライドを3秒間沈め、続いて2回の短い水解とDEPC処理水を水に沈めます。その後、残りの溶液を取り除くために370°Cインキュベーターでスライドを駆動し、UVはヘーゼルナッツではなくパラフィンを強化するために30分間層流キャビネットでスライドを扱います。サンプル組織の切片は、冷たいプレート上にパラフィンブロックを配置し、DEPC処理水で水浴を満たし、その後、摂氏42度に暖めます。目的の領域の深さにブロックをトリミングし、6〜10ミクロンの厚さにパラフィンブロックを切り離します。よく切り離されたブロックは、ブレードの端にリボンを形成します。細かいトゥイーンザーを使用して、リボンが水面に平らに置かれて、マイクロトームから水浴にそっとリボンを移します。セクションを収集するには、45度の角度でスライドを保持し、上向きの動きを使用してスライドにリボンを水から持ち上げ、糸くずのない組織を使用して余分な水を慎重に取り除きます。すべての切片を採取したら、キシレンで320秒の洗浄を行い、その後100%エタノールで230秒間洗浄し、70%エタノールで230秒間洗浄します。デパラフィン化および乾燥した組織切片から目的の細胞をマイクロディセクストするには、3つのLCM顕微鏡スロットにスライドをロードし、収集チューブを利用可能なスロットに積み込みます。ステージを移動して、切り取る必要があるサンプルの領域を特定し、膜スライド上の組織のない空白のセグメントを切断します。切断速度とレーザー圧力の切断を最適化し、エネルギーとフォーカスをカタパルトする。描画ツールを使用して、組織の対象領域を概説し、最適化されたパラメータとRobo LPC機能を使用して、細胞を接着剤キャップにカタパルトします。要素リストからフラグを選択して、フラグツールを使用して対象地域をマークします。キャップチェックボタンをチェックして、接着剤キャップを点検し、サンプルが取り込まれたことを確認します。RNA抽出には、通常、キャップあたり10〜15個のセクションが必要です。すべてのサンプルが取得された直後に、RNAの分解を避けるためにすぐにRNA抽出に進みます。RNA抽出とRNA増幅後、メーカーの指示に従って、アンチセンスRNAを定量化し、修飾する自動化された電気泳動システムを使用します。本研究では、LCM、RNAシーケンシングを、発芽中の48時間の時間経過で8時間ごとに、3つの胚器官から少数の細胞に適用した。切断パラメータを正しく調整して、対象の組織を正確に切断し、選択した領域の端を焼くことなく周囲の組織から外れるようにすることが重要です。RNA増幅前のRNA全体の影響により、良質のRNAサンプルで18および28Sリボソームサブユニットの明確な電気泳動バンドと蛍光ピークを検出することができます。アンチセンスRNAの合成に成功すると、2回の増幅後に約300ヌクレオチドのピークを迎える100~1000ヌクレオチドの単様式対称サイズ分布を示します。発芽の48時間にわたって異なる組織で発現する遺伝子の多次元尺度プロットは、同じ時点からのサンプル間よりも単一の組織のサンプル間の類似性が大きいが、異なる組織を示す。差異発現遺伝子の数は、組織のゼロ時間の時点に対して各組織の発芽の過程で徐々に増加する。この代表的な分析では、プルプルの25%、ラディクルの34%および41%の微分発現遺伝子が各組織内で排他的に発現していることが判明した。選択した領域のエッジを燃焼させることなく、周囲の組織からセレクター領域の正確な切除および削除のための切断パラメータを正しく調整することが重要です。改善されたクロマチンおよびタンパク質精製方法によって、質量分析計器を高める、LCMは、細胞型のエピゲノムおよびプロテオミクス研究のインプラントに使用することができる。

Research

JoVE Journal

Biology

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