인간 신장 조직에서 지역 전사학을 밝히기 위해 레이저 미세 절제술의 응용 프로그램
Summary
우리는 사구체, 근위 관, 두꺼운 상승 사지, 수집 덕트 및 간질염을 포함하여 인간 신장의 하위 세그먼트의 레이저 미세 절제에 대한 프로토콜을 설명합니다. RNA는 얻어진 구획및 RNA 시퀀싱으로부터 분리되어 각 하위 세그먼트 내의 전사 서명의 변화를 결정한다.
Abstract
인간 신장 조직의 유전자 발현 분석은 항상성 및 질병 병리학을 이해하는 중요한 도구입니다. 이 기술의 해상도와 깊이를 증가시키고 조직 내의 세포 수준으로 확장하는 것이 필요합니다. 단일 핵 및 단일 세포 RNA 염기서열 분석의 사용이 널리 퍼져 있지만, 조직 해리로부터 얻은 세포의 발현 서명은 공간 맥락을 유지하지 못한다. 레이저 미세 절제 (LMD)는 특정 형광 마커에 기초하여 알려진 국소화와 관심의 특정 구조 및 세포 그룹의 격리를 허용하여 신장 조직에서 공간적으로 고정 된 전사 적 서명을 획득 할 수 있게합니다. 우리는 빠른 형광 계 얼룩에 의해 유도LMD 방법론을 최적화했습니다, 인간 신장 내의 5개의 별개의 구획을 격리하고 귀중한 인간 신장 조직 견본에서 후속 RNA 순서를 실시하기 위하여. 우리는 또한 수집 된 표본의 적합성 평가를 가능하게하는 품질 관리 매개 변수를 제시합니다. 이 원고에 설명된 워크플로우는 이 접근 방식의 타당성을 보여 주며, 높은 확신을 가지고 하위 세그먼트 전사 서명을 분리합니다. 여기에 제시된 방법론적 접근법은 또한 관련 항체 마커의 대체를 가진 그밖 조직 모형에 적용될 수 있습니다.
Introduction
조직 표본을 연구하는 기술 발전은 다양한 장기에서 건강과 질병의 상태에 대한 이해를 향상했습니다. 그 같은 어드밴스는 병리학이 제한된 지역 또는 특정 세포 모형에서 시작할 수 있다는 것을 강조했습니다, 그러나 전체 기관에 중요한 연루가 있습니다. 따라서, 현재 개인화된 의학의 시대에, 세포와 지역 적 수준 모두에서 생물학을 이해하는 것이 중요하고 전 세계적으로1. 이것은 다양 한 전문된 세포와 병리학적 스트레스에 분화 및/또는 반응 하는 구조로 구성 되는 신장에서 특히 사실이다. 인간 신장 병의 각종 모형의 병신은 아직도 잘 이해되지 않습니다. 특정 관 세그먼트에서 유전자 발현의 변화를 연구하는 방법론을 생성, 구조 또는 인간의 신장에 있는 interstitium의 지역은 질병의 병인에 통보할 수 있는 지역 특정 변경을 밝히는 기능을 향상할 것입니다.
인간의 신장 생검 표본은 제한적이고 귀중한 자원입니다. 따라서 신장 조직에서 전사학을 심문하는 기술은 조직을 경제화하도록 최적화되어야 합니다. 세포 및 지역 수준에서 전사학을 연구하는 이용 가능한 방법은 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNaseq), 단일 핵 RNaseq(snRNaseq), 현장에서 공간 혼성화 및 레이저 미세 절(LMD)을 포함한다. 후자는 다운스트림 RNA 시퀀싱 및분석2,3,4,5에대한 조직 섹션 내의 관심 영역 또는 구조의 정확한 격리에 적합합니다. LMD는 해부 도중 형광 기지를 둔 화상 진찰을 사용하여 검증된 마커를 기반으로 특정 세포 모형 또는 구조물의 식별에 의지하기 위하여 채택될 수 있습니다.
레이저 미세 절 보조 지역 전사학의 독특한 특징은 다음과 같습니다 : 1) 세포와 구조의 공간 컨텍스트의 보존, 이는 세포가 조직학적으로 보다는 발현에 의해 식별되는 단하나 세포 기술을 보완; 2) 항체 마커가 발현 서명을 정의하기 때문에 기술은 다른 이미징 기술에 의해 통보되고 통보된다. 3) 마커가 질병에서 변경되는 경우에도 구조를 식별하는 능력; 4) 대략 20,000의 유전자에 있는 낮은 발현된 전사체의 검출; 그리고 5) 놀라운 조직 경제. 이 기술은 충분한 RNA 획득에 필요한 코어의 100 μm 두께 미만의 신장 생검으로 확장가능하며, 대형 저장소 또는 학술 센터6에서일반적으로 제공되는 보관된 냉동 조직의 사용을 가능하게 한다.
후속 작업에서, 우리는 인간 신장 조직과 함께 사용하기위한 새로운 빠른 형광 염색 프로토콜에 최적화 된 지역 및 대량 전사 기술을 자세히 설명합니다. 이 방법은 고전적인 LMD 탐색을 개선하는데, 이는 골재 튜튜인터테리아식과는 달리 간질 및 신장계 하위 세그먼트에 대한 별도의 식 데이터를 제공하기 때문입니다. 엄격하고 재현성을 보장하기 위해 구현된 품질 보증 및 제어 조치가 포함되어 있습니다. 이 프로토콜은 세포와 관심 영역의 시각화를 가능하게 하여 이러한 고립된 영역에서 RNA를 만족스러운 획득하여 다운스트림 RNA 시퀀싱을 허용합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
LMD 기반 전사학은 조직 내의 특정 영역에 유전자 발현을 고정시키는 유용한 기술이다. 이 기술의 기초와 신장에 그것의 잠재적인 응용은 이전에 기술되었습니다8. 그러나, 특히 다운스트림 RNA 시퀀싱을 위한 고정밀 해부를 겨냥한 형광 계 해분의 최적화, 현대화 및 합리화는 덜 유비쿼터스이다. 이 방법론은 조직 내 공간적으로 접지되기 때문에 조직 구조에서 새로운 또는 과소 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
일반: 저자는 신장 정밀 의학 프로젝트 (www.kpmp.org)의 조사자들에게 은혜로운 지원과 조언을 감사드립니다.
자금 조달: 이 작업에 대한 지원은 NIH /NIDDK K08DK107864 (M.T.E.)에 의해 제공되었다; NIH/NIDDK UG3DK114923 (T.M.E., P.C.D.); R01DK099345 (T.A.S.). 이 원고에서 보고된 연구는 국립 당뇨병 및 소화 및 신장 질환 연구소(NIDDK) 신장 정밀 의학 프로젝트(KPMP),(www.kpmp.org)에 의해 지원되었으며, 수상 번호 U2CDK114886에 의해 지원되었다.
데이터 및 재료 가용성: 데이터는 유전자 발현 옴니버스에 보관됩니다(GEO # 보류 중)
Materials
| Acetone | Sigma-Aldrich | 270725-1L | |
| AMPure Beads | Beckman Coulter | A63880 | |
| Bioanalyzer | Agilent | 2100 | |
| BSA | VWR | 0332-100G | |
| DAPI | ThermoFisher | 62248 | |
| Desiccant Cartridge | Bel-Art | F42046-0000 | |
| DNAse | Qiagen | 79254 | RDD buffer is included in the pakage |
| Laser Microdissection Microscope | Leica | LMD6500 | |
| Megalin/LRP2 Antibody | Abcam | ab76969 | Directly conjugated to Alexa Fluor 568 |
| Microcentrifuge tubes | ThermoFisher | AB-0350 | |
| Microscope camera | Leica | DFC700T | |
| PBS (RNAse Free) | VWR | K812-500ML | |
| Phalloidin (Oregon Green 488) | ThermoFisher | O7466 | |
| PicoPure RNA Isolation Kit | Applied Biosystems | KIT0204 | |
| PPS-membrane slides | Leica | 11505268 | |
| qPCR Human Reference Total RNA 25 µg | Takara Clontech | 636690 | |
| RNA 6000 Eukaryote Total RNA Pico Chip | Agilent | 5067-1513 | |
| RNAse Away | ThermoFisher | 7000 | |
| RNAse Inhibitor | ThermoFisher | AM2696 | |
| Sequencer (HiSeq or NovaSeq) | Illumina | NA | |
| SMARTer Stranded Total RNAseq Pico Input v2 | Takara Clontech | 634411 | |
| Tamm-Horsfall Protein Antibody | R&D Systems | AF5144 | Directly conjugated to Alexa Fluor 546 |
| Tissue-Tek® O.C.T. Compound | Sakura | 4583 |
References
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