Summary

RNA分析のためのヒト前立腺上皮のレーザーキャプチャーマイクロダイセクション

Published: November 26, 2015
doi:

Summary

The goal of this protocol is to use laser-capture micro-dissection as an effective method to isolate pure populations of cell types from heterogeneous prostate tissues for downstream RNA analysis.

Abstract

The prostate gland contains a heterogeneous milieu of stromal, epithelial, neuroendocrine and immune cell types. Healthy prostate is comprised of fibromuscular stroma surrounding discrete epithelial-lined secretory lumens and a very small population of immune and neuroendocrine cells. In contrast, areas of prostate cancer have increased dysplastic luminal epithelium with greatly reduced or absent stromal population. Given the profound difference between stromal and epithelial cell types, it is imperative to separate the cell types for any type of downstream molecular analysis. Despite this knowledge, the bulk of gene expression studies compare benign prostate to cancer without micro-dissection, leading to stromal bias in the benign samples. Laser-capture micro-dissection (LCM) is an effective method to physically separate different cell types from a specimen section. The goal of this protocol is to show that RNA can be successfully isolated from LCM-collected human prostatic epithelium and used for downstream gene expression studies such as RT-qPCR and RNAseq.

Introduction

前立腺は、主に平滑筋1で構成される線維筋間質に囲まれた腺房に配置された分泌上皮で構成される異種の組織です。基底細胞、分泌細胞、神経内分泌細胞、トランジット増幅細胞と幹細胞の2:上皮の区画は、5つの異なるが、組織的な細胞型で構成されています。管腔の上皮細胞から生じる前立腺癌(PCA)では、腺癌の成長は、間質コンパートメント3の明白な進行性の低下の原因となります。これらの理由のために、組織標本は、PCaの程度に基づいて、間質および上皮細胞型の割合の明確な違いがあります。これらの差異は、所望の細胞型の顕微解剖に関係なく、全体の組織から取得した遺伝子発現データのバイアスされた仮定を導くことができます。したがって、このバイアスを除去するために、RNA抽出前に別個の細胞型に必須であると遺伝子発現解析。

Macrodissectionまたは顕微解剖は、物理的に周囲の間質4 -6から十分に特徴付け上皮領域を分離するために使用することができます。 Macrodissectionは通常、解剖顕微鏡下でのかみそりの刃で行われ、大規模なPCAが間質から結節分離に適していますが、間質を取り巻くから良性の上皮を除去することができるではありません( 図1の良性前立腺組織像の例を参照)。レーザー(LCM)と顕微解剖はmacrodissectionよりもはるかに多くの労働集約的であるが、非常に正確に良性の上皮4を分析することができます。

我々の研究室からの最近の刊行物は、RNAが正常にホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)生検または凍結組織4,7-9のいずれかからLCMによって抽出することができることを示しています。 LCM-RNA抽出の主要な課題は1である)を正確に組織の所望の領域を分析するため、及び2)Rを保存しますLCMおよび分離プロセス4,10の間に整合性NA。純粋な細胞集団から単離したRNAを逆転写定量的PCR(RT-qPCRの)7,8、マイクロアレイ11、及び深い-sequencing 12-14を含むいくつかの方法によって、遺伝子発現解析のために使用することができます。

このプロトコルの目的は、下流の遺伝子発現分析のために凍結した組織からのLCMの前立腺上皮からの全RNAを単離することです。

Protocol

これらの実験に使用したすべてのヒト組織は、シカゴのイリノイ大学の治験審査委員会承認されたプロトコルおよび/または免除を介して取得されました。 1.第新鮮凍結前立腺PEN-スライドへと荷電スライドガラス上に一日前または数時間サンプルを切片化する前に、きれいなツール( すなわち、ブラシ、ピンセット、coplins、ブレード、PEN-枠スライド(いない場合は、す?…

Representative Results

以前の研究では、同じ患者4から凍結しFFPE前立腺組織からmRNAおよびマイクロRNAのRT-qPCRにより発現プロファイリングを比較する上皮および間質組織を収集するためのLCMの使用を実証しました。 LCMは、RNAの大量次世代配列決定分析のために収集される場合は特に、時間がかかります。そのため、作業スペースを維持するために重要であり、ツールは、RNaseフリー。これは、(次の段落で?…

Discussion

人間の標本から遺伝子発現プロファイリングは、利用可能な組織の品質や数量のでなく、与えられた組織標本に存在する様々な組織学的実体のためだけではなく、挑戦することができます。これは、良性組織が大きく、間質組織および癌の領域である間質を欠いていた前立腺では特に困難です。 LCMは、2つの異なる細胞タイプ( 図1A)のより正確な署名のための前立腺間質および…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Dr. Vicky Macias, Angeline Giangreco and Avani Vaishnav for assistance with optimizing this methodology over the years and Yang Zhang and Dr. Jian Ma at the University of Illinois at Urbana-Champaign for the RNA seq analysis. This work was supported by NIH/NCI R01 CA166588-01 (Nonn), American Cancer Society Research Scholar 124264-RSG-13-012-01-CNE (Nonn), NIH/NCI R03 CA172827-01 (Nonn), DOD-CDMPR PRCP Health Disparities Idea Award PC121923 (Nonn) and a Prevent Cancer Foundation grant (Zhou).

Materials

RNase-AWAY  MBP 7005-11
PEN-membrane 4,0 mm slides  Leica 11600289
Glass slides, Superfrost Plus FisherBrand 12-550-15
Ethanol 200 proof Decon labs. 2701
DEPC (diethyl pyrocarbonate) Sigma D-5758
Cryostat Leica CM3050
Coplins (Staining jar) IHCWORLD M900-12
Coplins (Staining rack) IHCWORLD M905-12
Aperio ScanScope Aperio(Leica) ScanScope® CS
Toluidine Blue Fluka 89640-5G
Laser Microdissection System Leica LMD7000
0.5 mL Thin-walled Tubes for LCM Thermo Scientific AB-0350
RNAqueous®-Micro Total RNA Isolation Kit Ambion AM1931 Thermo Fisher Scientific Brand
NanoDrop Thermo Scientific ND-1000
Qubit 2.0 Fluorometer Life Technologies Q32866 Thermo Fisher Scientific Brand
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit Applied Biosystems 4368814 Thermo Fisher Scientific Brand
Universal cDNA Synthesis Kit II, 8-64 rxns Exiqon 203301
TaqMan microRNA RT kit Applied Biosystems 4366597 Thermo Fisher Scientific Brand
Hematoxylin stain  Ricca Chemical Company 3536-16
Eosin-Y Richard Allan Scientific  7111

References

  1. Schauer, I. G., Rowley, D. R. The functional role of reactive stroma in benign prostatic hyperplasia. Differentiation. 82, 200-210 (2011).
  2. Peehl, D. M. Primary cell cultures as models of prostate cancer development. Endocrine-related cancer. 12, 19-47 (2005).
  3. McNeal, J. E., Haillot, O. Patterns of spread of adenocarcinoma in the prostate as related to cancer volume. The Prostate. 49, 48-57 (2001).
  4. Nonn, L., Vaishnav, A., Gallagher, L., Gann, P. H. mRNA and micro-RNA expression analysis in laser-capture microdissected prostate biopsies: valuable tool for risk assessment and prevention trials. Experimental and molecular pathology. 88, 45-51 (2010).
  5. Long, Q., et al. Global transcriptome analysis of formalin-fixed prostate cancer specimens identifies biomarkers of disease recurrence. Cancer research. 74, 3228-3237 (2014).
  6. Long, Q., et al. Protein-coding and microRNA biomarkers of recurrence of prostate cancer following radical prostatectomy. The American journal of pathology. 179, 46-54 (2011).
  7. Giangreco, A. A., et al. Differential expression and regulation of vitamin D hydroxylases and inflammatory genes in prostate stroma and epithelium by 1,25-dihydroxyvitamin D in men with prostate cancer and an in vitro. model. The Journal of steroid biochemistry and molecular biology. , (2014).
  8. Giangreco, A. A., et al. Tumor suppressor microRNAs, miR-100 and -125b, are regulated by 1,25-dihydroxyvitamin D in primary prostate cells and in patient tissue. Cancer prevention research. 6, 483-494 (2013).
  9. Mihelich, B. L., et al. miR-183-96-182 cluster is overexpressed in prostate tissue and regulates zinc homeostasis in prostate cells. The Journal of biological chemistry. 286, 44503-44511 (2011).
  10. Bevilacqua, C., Makhzami, S., Helbling, J. C., Defrenaix, P., Martin, P. Maintaining RNA integrity in a homogeneous population of mammary epithelial cells isolated by Laser Capture Microdissection. BMC cell biology. 11, 95 (2010).
  11. Gregg, J. L., Brown, K. E., Mintz, E. M., Piontkivska, H., Fraizer, G. C. Analysis of gene expression in prostate cancer epithelial and interstitial stromal cells using laser capture microdissection. BMC cancer. 10, 165 (2010).
  12. Hart, M., et al. Comparative microRNA profiling of prostate carcinomas with increasing tumor stage by deep sequencing. Molecular cancer research : MCR. 12, 250-263 (2014).
  13. Smalheiser, N. R., Lugli, G., Thimmapuram, J., Cook, E. H., Larson, J. Endogenous siRNAs and noncoding RNA-derived small RNAs are expressed in adult mouse hippocampus and are up-regulated in olfactory discrimination training. Rna. 17, 166-181 (2011).
  14. Song, C., et al. Expression profile analysis of microRNAs in prostate cancer by next-generation sequencing. The Prostate. 75, 500-516 (2015).
  15. Deng, M. Y., Wang, H., Ward, G. B., Beckham, T. R., McKenna, T. S. Comparison of six RNA extraction methods for the detection of classical swine fever virus by real-time and conventional reverse transcription-PCR. Journal of veterinary diagnostic investigation : official publication of the American Association of Veterinary Laboratory Diagnosticians, Inc. 17, 574-578 (2005).
  16. Kong, H., et al. Quantitative assessment of short amplicons in FFPE-derived long-chain RNA. Scientific reports. 4, 7246 (2014).
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Cite This Article
Lugli, G., Kataria, Y., Richards, Z., Gann, P., Zhou, X., Nonn, L. Laser-capture Microdissection of Human Prostatic Epithelium for RNA Analysis. J. Vis. Exp. (105), e53405, doi:10.3791/53405 (2015).

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