Summary

Laser-fangst mikrodisseksjon of Human prostata Epitel for RNA-analyse

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

Prostatakjertelen er en heterogen vev består av sekretorisk epitel arrangert i kjertel acini omgitt av fibromuscular stroma består hovedsakelig av glatt muskulatur en. Epithelial rommet består av fem forskjellige men organiserte celletyper: basal celler, sekretoriske celler, nevroendokrine celler, transitt forsterke celler og stamceller 2. I prostata cancer (PCA), som oppstår fra den luminale epitelceller, fører til vekst av adenokarsinom en tydelig progressive reduksjonen av stromal kammeret 3. Av disse grunner, vil vevsprøver har distinkte forskjeller i andelen av stromal og epitelial celletype basert på omfanget av PCa. Disse forskjellene kan føre til forutinntatte antagelser om genuttrykk data innhentet fra hele vev uten hensyn til mikrodisseksjon av den ønskede celletype. Derfor, for å fjerne denne skjevheten er det viktig å skille celletyper før RNA ekstraksjon oggenekspresjonsanalyser.

Macrodissection eller microdissection kan brukes til å fysisk separere velkarakteriserte epitel områder fra den omkringliggende stroma 4 -6. Macrodissection gjøres typisk med et barberblad under et disseksjonsmikroskop og fungerer godt for separasjon av store PCa knuter fra stroma, men er ikke i stand til å fjerne benign epitel fra omkringliggende stroma (se eksempel benign prostata histologi i figur 1). Mikrodisseksjon med en laser (LCM) er vesentlig mer arbeidskrevende enn macrodissection, men kan svært nøyaktig dissekere godartet epitel fire.

Nye publikasjoner fra vårt laboratorium har vist at RNA kan med hell hentet av LCM fra enten formalinfiksert parafin-embedded (FFPE) biopsier eller frosset vev 4,7-9. De store utfordringene i LCM-RNA ekstraksjon er 1) å nøyaktig dissekere de ønskede områder av vev, og 2) å bevare RNA integritet under LCM og isolasjonsprosess 4,10. RNA isolert fra rene cellepopulasjoner kan brukes genuttrykk analyse for ved flere metoder inkludert revers-transkripsjon kvantitativ PCR (RT-qPCR) 7,8, mikromatriser 11, og dype -sequencing 12-14.

Målet med denne protokollen er å isolere total RNA fra LCM prostatahyperplasi epitel fra frosset vev for nedstrøms genekspresjon analyser.

Protocol

Alle menneskelige vev som brukes for disse eksperimentene ble kjøpt via en Institutional Review Board godkjent protokoll og / eller fritak ved University of Illinois i Chicago. 1. § Fresh Frozen Prostata på PEN-lysbilde og på Charged Glass Slide Dagen før, eller noen timer før seksjonering prøven, rent verktøy (dvs. pensel, tang, coplins, blader, PEN-innrammede lysbilder (hvis det ikke allerede RNase gratis), en ETOH trygg markør og en blyant) og innsiden av en RT kryostat med RNase-…

Representative Results

I en tidligere studie vi demonstrerte bruken av LCM å samle epitel og stromal vev for å sammenligne uttrykk profilering av RT-qPCR av mRNA og microRNAs fra frosne og FFPE- prostata vev fra samme pasient fire. LCM er tidkrevende, særlig hvis stor mengde RNA som skal samles inn for neste generasjon sekvensanalyse. Derfor er det viktig å holde arbeidsrommet og verktøy RNase gratis. Det anbefales å undersøke kvaliteten og celle-spesifisitetskontroller i RNA samlet opp (diskutert i nærmere detalj i det nes…

Discussion

Genekspresjon profilering fra humane prøvene kan være utfordrende, ikke bare for den kvalitet eller kvantitet av vev er tilgjengelig, men også for de ulike histologiske-enhetene i en gitt vevsprøve. Dette er spesielt utfordrende i prostata hvor godartet vev er i stor grad stromale vev og områder av kreft er blottet for stroma. LCM muliggjør fysisk separasjon av prostatisk stroma og epitel RNA for en mer nøyaktig signatur av de to forskjellige celletyper (figur 1A). I forhold til macrodissection e…

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).
check_url/53405?article_type=t

Play Video

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).

View Video