Combinando Duplo Fluorescência<em> In Situ</em> A hibridação com imunomarcação para a detecção da expressão de três genes em secções do cérebro do rato
Summary
Localizing gene expression to specific cell types can be challenging due to the lack of specific antibodies. Here we describe a protocol for simultaneous triple detection of gene expression by combining double fluorescence RNA in situ hybridization with immunostaining.
Abstract
Detecção de expressão de genes em diferentes tipos de células do cérebro, por exemplo, neurónios, astrócitos, oligodendrócitos, microglia e oligodendrócitos precursores, pode ser dificultada pela falta de anticorpos primários ou secundários específicos para a imunocoloração. Descrevemos aqui um protocolo para detectar a expressão de três genes diferentes na mesma secção utilizando cérebro de fluorescência dupla de hibridação in situ com duas sondas específicas para o gene seguido de imunocoloração com um anticorpo de alta especificidade dirigida contra a proteína codificada por um terceiro gene. O gene Aspartoacyclase (ASPA), de mutações que podem conduzir a uma doença da matéria branca humana rara – doença de Canavan – é pensado para ser expresso em oligodendrócitos e a microglia, mas não em neurónios e astrócitos. No entanto, o padrão de expressão precisa de ASPA no cérebro tem ainda de ser estabelecidos. Este protocolo nos permitiu determinar que ASPA é expressa em um subconjunto de oligodendrócitos maduros umND pode ser geralmente aplicado a uma ampla gama de estudos padrão de expressão do gene.
Introduction
As células da glia, que são as células mais abundantes no sistema nervoso central (SNC), compreendem oligodendrócitos (células mielinizantes do sistema nervoso central), oligodendrócitos precursores (PO, também conhecidos como "células") NG2, astrócitos e microglia. Há um interesse crescente nas funções de células gliais e de seus papéis potenciais em doenças neurológicas 1. Por exemplo, a doença de Canavan (CD) é uma doença neurodegenerativa hereditária começando no início da infância com leucodistrofia espongiforme e uma perda progressiva de neurónios, que conduz a morte geralmente antes dos 10 anos de idade 2,3. As mutações no gene Aspartoacyclase (ASPA) que levam à redução da actividade drasticamente ASPA 4 em CD foram identificados. ASPA é uma enzima que catalisa a desacetilação de N-acetilaspartato (NAA), uma molécula altamente concentrada no cérebro, acetato de gerar e aspartato 5-7. Muitos pacientes com DC apresentam níveis mais elevados de NAA devido à falta de ASPA actividade. Alguns estudos especular que o acetato de NAA-derivado pode ser uma importante fonte de ácidos gordos / lípidos no cérebro durante o desenvolvimento e CD podem resultar da diminuição da síntese de mielina durante o desenvolvimento causado pela falha de NAA para ser discriminado 3,5,6.
ASPA é predominantemente encontrado no rim, no fígado e da matéria branca do cérebro, e dado o papel importante da ASPA em CD, a expressão celular desta enzima no cérebro tem sido estudado por vários laboratórios. Ao olhar para a actividade enzimática ASPA no cérebro, estudos anteriores descobriu que o aumento da actividade durante o desenvolvimento cerebral ASPA paralelo ao curso de tempo de 8-10 mielinização. Ao nível celular, ensaios para a actividade enzimática, bem como hibridação in situ (ISH) e imuno-histoquímica (IHC) ASPA análises sugerem que é expresso principalmente em oligodendrócitos no cérebro, mas não em neurónios ou de astrócitos 11-16. Alguns estudos descobriram que ASPA pode tambémser expresso em microglia no sistema nervoso central 12,14. dados até agora sobre a expressão ASPA em PO são limitadas. De acordo com um estudo recente em que transcriptomes de diferentes tipos de células no córtex cerebral do rato, incluindo neurónios, astrócitos, PO, oligodendrócitos recém-formados, oligodendrócitos myelinating, microglia, células endoteliais e pericitos foram analisados por ARN de sequenciação 17, ASPA é expresso exclusivamente em oligodendrócitos , em particular em myelinating oligodendrócitos (http://web.stanford.edu/group/barres_lab/brain_rnaseq.html). Apesar desses estudos sobre padrão de expressão ASPA no cérebro, uma série de incertezas permanecem.
técnicas diferentes podem ser usadas para estudar os padrões de expressão de genes. IHC é um método vulgarmente utilizado para detectar o produto funcional (ou seja, proteína) de um gene de expressão em secções de tecido. Apesar de sua grande utilidade, esta técnica tem limitações como a sua aplicação e especificidade estão sujeitas tO a disponibilidade e a especificidade do anticorpo necessário. Por comparação, a ISH tem a vantagem de ser capaz de revelar a expressão de qualquer gene ao nível do ARNm. No entanto, pode ser tecnicamente difícil de usar várias sondas ao mesmo tempo, a fim de localizar um gene de expressão para tipos de células específicos. Neste artigo, descreve-se um protocolo que combina ARN de dupla fluorescência de hibridação in situ com fluorescência de uma imunomarcação de proteínas. Temos utilizado este conjunto de técnicas para analisar o padrão de expressão da Aspa no cérebro do rato. Este método permite o estudo preciso da expressão génica utilizando microscopia confocal.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo fornece um procedimento passo-a-passo para um ARN de dupla hibridização in situ seguindo-se a imunocoloração. Temos utilizado este protocolo para confirmar que Aspa é expresso em oligodendrócitos maduros em várias áreas do cérebro.
Este processo multi-passo tem muitas armadilhas potenciais que podem afectar a sensibilidade e deve ser evitado. Em primeiro lugar, todas as soluções e tampões de armazenamento para a reacção de transcrição precisa …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Work in the authors’ laboratories was supported by the UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BB/J006602/1 and BB/L003236/1), the Wellcome Trust (WT100269MA) and the European Research Council (ERC, “Ideas” Programme 293544). SJ was supported by an EMBO long-term fellowship. The authors thank Stephen Grant for his technical assistance.
Materials
| QIAprep® Miniprep | Qiagen | 27104 | |
| Deionized formamide | Sigma | F9037 | for ISH blocking buffer |
| Sodium chloride | Sigma | S3014 | |
| Trizma Base | Sigma | T1503 | |
| Hydrochloric acid | VWR International | 20252.290 | |
| Sodium phosphate monobasic anhydrous | Sigma | S8282 | |
| Sodium phosphate dibasic dihydrate | Sigma | 30435 | |
| Yeast tRNA | Roche | 10109495001 | |
| 50x Denhardt's solution | Life Technologies | 750018 | |
| Dextran sulfate | Sigma | D8906 | |
| Aspa cDNA clone | Source Bioscience | IRAVp968C0654D | |
| SalI | New England Biolabs | R0138 | |
| Sodium acetate | Sigma | S2889 | |
| Equilibrated phenol | Sigma | P4557 | |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | |
| Isoamyl alcohol | Aldrich | 496200 | |
| Ethanol | VWR International | 20821.321 | |
| T7 RNA polymerase | Promega | P4074 | |
| Transcription buffer | Promega | P118B | |
| 100mM DTT | Promega | P117B | |
| UTP-DIG NTP mix | Roche | 11277073910 | |
| Rnasin | Promega | N251B | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| Filter paper | Fisher scientific | 005479470 | |
| Sucrose | Sigma | 59378 | |
| Diethyl pyrocarbonate | Sigma | D5758 | |
| Pentobarbitone | Animalcare Ltd | BN43054 | |
| Dissecting scissors | World Precision Instruments | 15922 | |
| 25 gauge needle | Terumo | 300600 | |
| Peristaltic pump | Cole-Parmer Instrument Co. Ltd | WZ-07522-30 | |
| Iris scissors | Weiss | 103227 | |
| No.2 tweezers | World Precision Instruments | 500230 | |
| Coronal Brain Matrix | World Precision Instruments | RBMS-200C | |
| Razor blade | Personna Medical | PERS60-0138 | |
| OCT medium | Tissue tek | 4583 | |
| Cryostat/microtome | Bright | ||
| Superfrost plus slides | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| Sodium citrate | Sigma | S4641 | for 65°C wash buffer |
| Formamide | Sigma-Aldrich | F7503 | |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
| Coverslips | VWR International | 631-0146 | |
| Coplin Jar | Smith Scientific Ltd | 2959 | |
| Blocking reagent | Roche | 11096176001 | |
| Heat-inactivated sheep serum | Sigma | S2263 | |
| Hydrophobic pen | Cosmo Bio | DAI-PAP-S | 1:500 |
| α-FITC POD-conjugated antibody | Roche | 11426346910 | |
| TSA™ Plus Fluorescein System | Perkin Elmer | NEL741001KT | 1:1500 |
| α-DIG AP-conjugated | Roche | 11093274910 | |
| Fast red tablets | Roche | 11496549001 | |
| .22µM filter | Millex | SLGP033RS | |
| α-Olig2 Rabbit antbody | Millipore | AB9610 | |
| Alexa Fluor® 647-conjugated α-rabbit antibody | Life technologies | A-31573 | 1:1000 |
| bisBenzimide H 33258 | sigma | B2883 | |
| Mounting medium | Dako | S3023 | |
| Leica SP2 confocal microscope | Leica |
Referências
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