वर्तमान प्रोटोकॉल टिक लार ग्रंथियों और शुद्ध बाह्य पुटिकाओं से माइक्रोआरएनए के अलगाव का वर्णन करता है। यह एक सार्वभौमिक प्रक्रिया है जो आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मकों और आपूर्ति को जोड़ती है। विधि टिक्स की एक छोटी संख्या के उपयोग की भी अनुमति देती है, जिसके परिणामस्वरूप गुणवत्ता वाले माइक्रोआरएनए होते हैं जिन्हें आसानी से अनुक्रमित किया जा सकता है।
टिक्स महत्वपूर्ण एक्टोपारासाइट्स हैं जो कई रोगजनकों को वेक्टर कर सकते हैं। टिक्स की लार ग्रंथियां खिलाने के लिए आवश्यक हैं क्योंकि उनकी लार में फार्मास्यूटिकल गुणों के साथ कई प्रभावक होते हैं जो मेजबान प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को कम कर सकते हैं और रोगज़नक़ संचरण को बढ़ा सकते हैं। ऐसे प्रभावकों का एक समूह माइक्रोआरएनए (एमआईआरएनए) है। एमआईआरएनए छोटे गैर-कोडिंग अनुक्रम हैं जो टिक-होस्ट इंटरफ़ेस पर और टिक के अंगों के भीतर मेजबान जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करते हैं। इन छोटे आरएनए को बाह्य पुटिकाओं (ईवीएस) के माध्यम से टिक लार में ले जाया जाता है, जो अंतर-और इंट्रासेल्युलर संचार की सेवा करते हैं। टिक्स की लार में एमआईआरएनए युक्त पुटिकाओं की पहचान की गई है। हालांकि, टिक लार पुटिकाओं और ग्रंथियों में एमआईआरएनए की भूमिकाओं और प्रोफाइल के बारे में बहुत कम जानकारी है। इसके अलावा, टिक लार में पुटिकाओं और एमआईआरएनए के अध्ययन के लिए टिक लार एकत्र करने के लिए थकाऊ प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य पूर्व विवो अंग संस्कृतियों द्वारा उत्पादित शुद्ध बाह्य पुटिकाओं से एमआईआरएनए को अलग करने के लिए एक विधि विकसित और मान्य करना है। बाह्य पुटिकाओं और टिक लार ग्रंथियों से एमआईआरएनए निकालने के लिए आवश्यक सामग्री और पद्धति यहां वर्णित है।
टिक्स एक्टोपारासाइट्स हैं जो वन्यजीवों, पशुधन, मनुष्यों और उनके पालतू जानवरों 1,2 के लिए कई रोगजनकों को वेक्टर करते हैं। टिक फीडिंग के परिणामस्वरूप छिपाने के लिए नुकसान, गंभीर एनीमिया के कारण वजन और दूध उत्पादन को कम करने और संभावित घातक बीमारी पैदा करने वाले रोगजनकों 1,3,4,5 के संचरण से महत्वपूर्ण आर्थिक नुकसान होता है। टिक आबादी के प्रबंधन के लिए वर्तमान नियंत्रण प्रथाएं एकारिसाइड्स के उपयोग पर केंद्रित हैं। फिर भी, पशुधन 5,6 को परजीवी बनाने वाले टिक्स में एकारिसाइड प्रतिरोध का निरंतर उद्भव, टिक काटने7 की बढ़ती घटना, और आवासीय क्षेत्रों 8,9 के भीतर रोगज़नक़ संचरण ने अद्वितीय टिक नियंत्रण विकल्पों की आवश्यकता को जन्म दिया है।
टिक लार ग्रंथियां आवश्यक अंग हैं जो टिक की जैविक सफलता सुनिश्चित करते हैं। वे विभिन्न शारीरिक कार्यों के साथ विभिन्न एसिनस प्रकारों (I, II, III और IV) द्वारा बनते हैं। लार ग्रंथियां लार 2,10 के माध्यम से मेजबान को पानी की अधिकता और लौह सामग्री लौटाकर, मेजबान पर और दोनों पर ऑस्मोरग्यूलेशन के लिए जिम्मेदार हैं। टाइप 1 एसिनी भी हीड्रोस्कोपिक लार10,11 के स्राव द्वारा वायुमंडल से पानी के उत्थान में शामिल हैं। लार प्रभावक प्रोटीन, जैसे सीमेंट और सिस्टैटिन, टाइप II और III एसिनी10,12 में स्रावी कोशिकाओं के भीतर उत्पन्न होते हैं। टाइप 1 एसिनी टिक फीडिंग को प्रभावित नहीं करता है, यह दर्शाता है कि ब्लडमील का सेवन इन एसिनी प्रकार13,14 में रूपात्मक और शारीरिक परिवर्तनों को ट्रिगर नहीं करता है। दूसरी ओर, एसिनी प्रकार द्वितीय और तृतीय भोजन के दौरान सक्रिय होते हैं और बहुत कम गतिविधि पूर्व-अनुलग्नक प्रस्तुत करते हैं। इस प्रकार, टाइप II एसिनी के भीतर स्रावी कोशिकाओं के विस्तार और बायोएक्टिव यौगिकों के उत्पादन को ट्रिगर करने के लिए भोजन आवश्यक है। स्रावी कणिकाओं के भीतर स्राव के कारण खिलाने के दौरान टाइप III एसिनी आकार में कम हो जाते हैं12.
लार ग्रंथियां टिक और संचरण के मार्ग में रोगज़नक़ संक्रमण की साइट भी हैं। खिलाने के दौरान, टिक्स फार्मास्यूटिकल प्रभावों के साथ कई यौगिकों का स्राव करते हैं जो रक्तवातंत्र 10,15,16 के सफल समापन के लिए आवश्यक हैं। इन यौगिकों में विरोधी भड़काऊ, इम्यूनोसप्रेसिव और वासोडिलेटरी गुण 10,15,17 होते हैं। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि टिक लार ग्रंथियों से प्राप्त बाह्य पुटिकाओं (ईवीएस) इनमें से कई यौगिकों को बंद कर देते हैं, जो विरोधी भड़काऊ और इम्यूनो-मॉड्यूलेटरी प्रभाव 18,19,20 को प्रेरित करते हैं। “बाह्य पुटिका” एक छाता शब्द है जिसका उपयोग पुटिकाओं का वर्णन करने के लिए किया जाता है जिन्हें उनके आकार और बायोजेनेसिस के आधार पर एक्सोसोम और माइक्रोवेसिकल्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। कुल मिलाकर, ईवीएस बाइलेयर झिल्ली के साथ लिपिड ब्लेब्स हैं जो आकार21 में ~ 40 एनएम -1 μm हैं; आम तौर पर, एक्सोसोम को आकार में 40-150 एनएम के रूप में वर्णित किया जाता है, जबकि माइक्रोवेसिकल्स आकार21,22,23 में 150 एनएम -1 μm के बीच होते हैं। हालांकि, आकार ईवीएस बायोजेनेसिस मार्ग22 का संकेत नहीं है।
एक्सोसोम का बायोजेनेसिस प्लाज्मा झिल्ली के अनुक्रमिक आक्रमण के साथ शुरू होता है। यह आक्रमण मल्टीवेसिकुलर निकायों के गठन की ओर जाता है और अंत में ईएससीआरटी परिसरों या स्फिंगोमाइलिनेस (एसमासेस) 24,25 की कार्रवाई से पुटिका झिल्ली के विरूपण में परिणाम होता है। एक्सोसोम को या तो सेलुलर होमियोस्टेसिस को बनाए रखने के लिए लाइसोसोम के भीतर लाइज़ किया जा सकता है या प्राप्तकर्ता कोशिकाओं21,24 को सेलुलर घटकों को वितरित करने के लिए प्लाज्मा झिल्ली में पुटिका संलयन के माध्यम से बाहर निकल सकता है। दूसरी ओर, माइक्रोवेसिकल्स फ्लोपास और फ्लिपासेस की कार्रवाई से बनते हैं, प्लाज्मा झिल्ली26 में लिपिड के विरूपण को बदलते हैं। सेल-टू-सेल संचार के लिए ईवीएस आवश्यक हैं, जो इंट्रासेल्युलर कार्गो, जैसे लिपिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और माइक्रोआरएनए (एमआईआरएनए) 21,27,28 के लिए परिवहन प्रणाली के रूप में कार्य करते हैं। एक बार परिवहन के बाद, ये पुटिकाएं प्राप्तकर्ता कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में अपने कार्गो को वितरित करती हैं, जिससे प्राप्त सेल22,29 में फेनोटाइपिक परिवर्तन उत्पन्न होते हैं। टिक फीडिंग में बाह्य पुटिकाओं के महत्व और मेजबान प्रतिरक्षा और घाव भरने की प्रतिक्रियाओं18,20 के हेरफेर के कारण, बाह्य पुटिकाओं के भीतर कार्गो एंटी-टिक चिकित्सीय के विकास के लिए संभावित लक्ष्य और टिक फीडिंग को बाधित करने के लिए एक अनूठा तंत्र प्रस्तुत करता है। इसमें टिक लार ग्रंथियों और लार ग्रंथि-व्युत्पन्न बाह्य पुटिकाओं के भीतर एमआईआरएनए शामिल हैं।
एमआईआरएनए छोटे गैर-कोडिंग अनुक्रम हैं, लंबाई में ~ 18-22 न्यूक्लियोटाइड (एनटी), जो एमआरएनएअनुक्रम30,31 को पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल रूप से विनियमित, नीचा या चुप्पी कर सकते हैं। प्रतिलेखन के दौरान, प्री-एमआईआरएनए को एक विशिष्ट हेयरपिन जैसी संरचना बनाने के लिए डिसर (आरएनए पोलीमरेज़ III) द्वारा क्लीव किया जाता है, जो प्री-एमआईआरएनए बन जाता है। प्री-एमआईआरएनए को एक परिपक्व एमआईआरएनए डुप्लेक्स बनाने के लिए द्रोशा (आरएनए पोलीमरेज़ III) द्वारा एक बार फिर से काट दिया जाता है। परिपक्व अनुक्रम एमआरएनए अनुक्रम के पूरक आरएनए-प्रेरित साइलेंसिंग कॉम्प्लेक्स (आरआईएससी) में एकीकृत हो जाता है, जिससे अनुवाद दमन या एमआरएनए गिरावट 28,30,32 हो जाती है। मेजबान भोजन के दौरान, टिक लार के भीतर एमआईआरएनए प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को दबाने और रोगज़नक़ संचरण 33,34,35,36,37 को बढ़ाने के लिए मेजबान जीन अभिव्यक्ति को संशोधित कर सकते हैं। यद्यपि ईवीएस और एमआईआरएनए पर व्यापक अध्ययन मौजूद हैं, टिक-होस्ट इंटरफ़ेस पर खिलाने के दौरान उनकी भूमिकाएं अभी भी खराब समझी जाती हैं। प्रोटोकॉल का अनुकूलन जो आसानी से उच्च गुणवत्ता वाले एमआईआरएनए के अलगाव और शुद्धिकरण में परिणाम कर सकता है, इन विषयों पर हमारे ज्ञान को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है।
ईवी को अलग करने के लिए कई विकल्पों का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन, एक्सोसोम वर्षा, बहुलक वर्षा, इम्यूनोफिनिटी क्रोमैटोग्राफी, और आकार-आधारित बहिष्करण तकनीक38. हालांकि, ये तकनीकें एक्सोसोम या माइक्रोवेसिकल्स के बीच अंतर नहीं कर सकती हैं। इस प्रकार, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ईवी का उपयोग विभिन्न नमूनों से ईवी को अलग करते समय एक छाता शब्द के रूप में किया जाता है। यहां वर्णित प्रयोगों में पृथक पुटिकाएं विभिन्न बायोजेनेसिस मार्गों से प्राप्त पुटिकाओं के मिश्रण का प्रतिनिधित्व करती हैं। बाह्य पुटिकाओं की एक विशिष्ट आबादी की आगे शुद्धि मार्करों (यानी, एक्सोसोमल मार्कर, ट्यूमर मार्कर) के खिलाफ एंटीबॉडी के साथ लेपित मोतियों का उपयोग करके इम्यूनोप्रेसिपिटेशन द्वारा प्राप्त की जा सकती है, जो ब्याज39,40 की पुटिका आबादी के लिए अद्वितीय है। एमआईआरएनए को विभिन्न व्यावसायिक रूप से उपलब्ध आइसोलेशन किट 7,41,42 के माध्यम से भी निकाला जा सकता है।
इस परियोजना का उद्देश्य एक प्रोटोकॉल विकसित करना था जो आमतौर पर लागू तरीकों को ईवीएस को अलग करने और ईवी और फेड-टिक लार ग्रंथियों दोनों से एमआईआरएनए निकालने के लिए जोड़ता है। क्योंकि बायोएक्टिव यौगिकों का स्राव12 खिलाकर सक्रिय होता है, इसलिए टिक्स को एमआईआरएनए की पहचान करने के लिए खिलाने की अनुमति दी जानी चाहिए जो मेजबान प्रतिरक्षा और घाव भरने की प्रतिक्रियाओं में हेरफेर करने के लिए महत्वपूर्ण हो सकते हैं। वर्तमान प्रोटोकॉल को ईवीएस और उनके संबंधित एमआईआरएनए को अलग करने के लिए कम संख्या में टिक (20 टिक) की आवश्यकता होती है, अन्य पहले वर्णित अध्ययनों की तुलना में जिनके लिए 2000 टिक्स43 की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, यहपिलोकार्पिन 44 के साथ लार स्राव के संदूषण से बचा जाता है, जो मेजबान कोशिकाओं पर ईवीएस और उनके एमआईआरएनए के प्रभाव का अध्ययन करने वाले प्रयोगों को प्रभावित कर सकता है।
वर्तमान प्रोटोकॉल लार ग्रंथियों और ईवीएस से एमआईआरएनए निकालने के लिए एक विस्तृत पद्धति प्रदान करता है। हालांकि, महत्वपूर्ण विचार हैं, जिनमें से सभी इस प्रोटोकॉल के प्रत्येक अनुभाग के लिए नोट्स में व?…
The authors have nothing to disclose.
हम एडिनबर्ग, टेक्सास में मवेशी बुखार टिक प्रयोगशाला से सहायता के लिए बहुत सराहना कर रहे हैं। हम माइकल मूसा, जेसन टिडवेल, जेम्स हेलम्स, सेसारियो आगाडो और होमर वास्केज़ को धन्यवाद देना चाहते हैं। हम पूरे प्रोजेक्ट में सारा शार्पटन, एलिजाबेथ लोहस्ट्रोह, एमी फिलिप, केल्सी जॉनसन, केली कोचन, एंड्रयू हिलहाउस, चार्लुज अरोचो रोसारियो और स्टेफनी गुज़मैन वालेंसिया की सहायता को भी स्वीकार करना चाहते हैं। हम इस पांडुलिपि के लेखन के दौरान उनकी मदद और सलाह के लिए टेक्सास ए एंड एम एग्गी वुमन इन एंटोमोलॉजी (एडब्ल्यूई) लेखन समूह को धन्यवाद देना चाहते हैं। बीईआई रिसोर्सेज, एनआईएआईडी, एनआईएच द्वारा वितरण के लिए रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्रों द्वारा निम्नलिखित अभिकर्मक प्रदान किए गए थे: इक्सोड्स स्कैपुलरिस वयस्क (लाइव), एनआर -42510। ओक्लाहोमा स्टेट यूनिवर्सिटी में टिक पालन सुविधा से महिला आई स्कैपुलरिस टिक्स भी प्राप्त हुए थे। इस परियोजना को टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी टी 3 द्वारा वित्त पोषित किया गया था: परिवर्तन अनुदान के लिए ट्रायड्स और यूएसडीए-एआरएस द्वारा एओसी को सहकारी समझौता # 58-3094-1-003।
0.22 µm syringe filter | GenClone | 25-240 | |
1 µm nylon syringe filter | Tisch Scientific | 283129028 | |
1 inch black adhesive | Amazon | B00FQ937NM | Capsule |
10 mL needeless syringe | Exelint | 26265 | |
3' and 5' Adapters | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
4 mm vannas scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid | Sigma-Aldrich | 1.1523 | |
70Ti rotor | Beckman Coulter | 337922 | |
Amphotericin | Corning | 30-003-CF | |
Beads | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
Bioanalyzer | Agilent | G2939BA | |
Bioanalyzer kit | Agilent | 5067-1513 | |
Centrifuge 5425 | Eppendorf | ||
Chloroform | Macron | UN1888 | |
Cyverse Discovery Enviornment | https://cyverse.org/discovery-environment | ||
Dissecting microscope | Nikon | SMZ745 | |
Double-sideded carpet tape | amazon | 286373 | |
Falcon Tubes, 50 mL | VWR | 21008-940 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | FBS-02-0050 | |
fine forceps | Excelta | 5-S-SE | |
Foamies, 2 mm | Amazon | B004M5QGBQ | Capsule |
Isoflurane | Phoenix Pharmaceuticals manfactured | 193.33165.3 | |
Ixodes scaplaris | CDC, Oklahoma State University | ||
L15C300 medium | In-lab | ||
lipoprotein-cholesterol concentrate | MPI | 02191476-CF | |
Microscope slide | VWR | 10118-596 | |
miRDeep2 | https://github.com/rajewsky-lab/mirdeep2 | ||
M-MuLV Reverse Transcriptase | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
molecular grade ethanol | Fischer Bioreagents | UN1170 | |
multi-well 24 well tissue culture treated plate | Corning | 353047 | |
Nanopaticle Tracking Analyzer machine | Malvern Panalytical | ||
Nanosep with 300K Omega filter | Pall Corporation | OD3003C33 | |
NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit v3 | PerkinElmer | ||
NextSeq 500/550 High Output Kit (75 cycles) | Illumina | 20024906 | |
Optima XPN 90 Ultracentrifuge | Beckman Coulter | ||
Penicillin | Thermofischer Scientific | ICN19453780 | |
Pippettes | Ependorff | ||
polycarbonate centrifuge bottle | Beckman Coulter | 355618 | |
Qiagen miRNeasy kit | Qiagen | 217084 | |
QIAzol lysis reagent | Qiagen | 79306 | |
Qubit | Thermofisher | Q32880 | |
Qubit kit | Thermofisher | Q10212 | |
Rabbits | Charles River | ||
Reverse Universal Primer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-Seq Kit |
Rhipicephalus microplus | Cattle Fever Tick Research Labratoty | ||
Rifampicin | Fischer Bioreagents | 215544 | |
RNAlater | Invitrogen | 833280 | |
RNAse free tubes | VWR | 87003294 | |
RNAse inhibitor | Thermo Fischer | 11111729 | |
RNAse/DNAse free water | Qiagen | 217084 | |
RNeasy Minelute spin column | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
RPE Buffer | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
RT Buffer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-seq kit |
RT Forward Primer | Illumina | 20024906 | NEXTFLEX Small RNA-seq kit |
RTE Buffer | Qiagen | 217084 | Qiagen miRNeasy kit |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | S6014-25G | |
Sorvall ST16 | Thermo Fischer | 75004380 | |
Sterilized Gauze sponges | Covidien | 2187 | |
Sterilized PBS | Sigma | RNBK0694 | |
streptomycin | thermofischer Scientific | 15240062 | |
TapeStation | Aligent | G2991BA | |
Tear Mender Instant Fabric and Leather Adhesive | Amazon | 7.42836E+11 | Capsule |
Tissue Adhesive | 3M VetBond | ||
Triple Antibiotics | dechra | 17033-122-75 | |
Tryptose phosphate broth | BD | BD 260300 |