אנו מתארים הליך רב-יעד chromogenic כל הר הכלאה באתר (MC-תרצה) בעוברים שלמים תסיסנית מאפשרים זיהוי סימולטני וספציפי של שלושה דפוסי הפצת mRNA שונים על ידי מנוגד משקעים צבע.
כדי לנתח רשתות רגולציה גן פעילה בפיתוח וorganogenesis זה הכרחי להגדיר במדויק כיצד גנים השונים באים לידי ביטוי ביחס המרחבי לזה באתר עוברי. רב-יעד chromogenic כל הר הכלאה באתר (MC-ירצה) מאוד מקל ההשוואה מיידית של דפוסי ביטוי גנים, שכן היא מאפשרת הדמיה ייחודית של מיני mRNA שונים בצבעים מנוגדים באותו דגימת המדגם. זה מספק את האפשרות להתייחס תחומים ביטוי גנים טופוגרפיים זה לזה ברמת דיוק גבוהה ולהגדיר אתרי ביטוי ייחודיים וחופפים. בפרוטוקול שהוצג, אנו מתארים הליך MC-מאחלים להשוואת דפוסי ביטוי mRNA של גנים שונים בעוברי תסיסנית. עד שלוש בדיקות RNA, כל ספציפיות לגן אחר ושכותרתו על ידי hapten שונה, בו זמנית הם הכלאת דגימות העובר וזוהה לאחר מכן על ידי אלקליאימונוהיסטוכימיה colorimetric ne phosphatase מבוסס. ההליך המתואר מפורט כאן לדרוזופילה, אבל עובד באותה המידה גם עם עוברי דג הזברה.
הכלאה באתר (איש) היא השיטה סטנדרטית לגילוי ולוקליזציה של תעתיקי רנ"א בהקשר מורפולוגיים, בתוך תאים, רקמות ואורגניזמים 1. האותות המיוצרים על ידי הליך ISH הם דמיינו בדרך כלל על ידי מערכות גילוי רדיואקטיבי, ניאון וchromogenic. בשנים האחרונות התקדמות טכנולוגית משמעותית בISH הניאון (דגים) 2 הביאו רגישות ורזולוציה השתפרה באופן דרמטי, המאפשרות איתור וכימות של ביטוי RNA בתא בודד ורמות תת-תאיות והדמיה RNA עד מולקולות בודדות 3,4 .While שיטות FISH מולקולה בודדת מתוחכמות המשמשות ליישומים מיוחדים נוסף, איש chromogenic נפוץ כRNA שגרתי בשיטת זיהוי אתר במחקר ואבחון קליני. לגילוי chromogenic תגובות ממטרים אנזים משמשות, אשר יוצרות מוצרים גלויים בצבעים מנוגדים באתריםשל הכלאה 5. זה היתרון שהדמית RNA יכולה להיות משולבת עם כתמים היסטולוגית שיגרתי והקשר מורפולוגיים ניכר מייד על ידי מיקרוסקופ brightfield הסטנדרטי. יתר על כן, רב של מצעי הצבע מיושמים לייצר משקעים, שהם יציבים בתקשורת הרכבה אורגנית ו / או מימית, כך שניתן להשיג הכנות מדגם קבועות 5.
בדרוזופילה, פרוטוקולי ISH ראשוניים להחיל בדיקות שכותרתו רדיו-איזוטופי לגילוי תמליל על חומר מחולק 6. למרות שזה קשה לשחזר מסעיפי רקמות דפוסי תמליל מלאים של עוברים שלמים או מערכות איברים, יישום נהלי ISH chromogenic עם בדיקות שכותרת אינה רדיואקטיבית מאפשר לזהות באופן גלובלי הפצות RNA בכל-mounts 7. למרות וריאציות רבות של איש chromogenic קיימות, באופייני כל הר הכלאה באתר היב פרוטוקולים (רוצה)בדיקות שכותרת hapten ridized מזוהות על ידי נוגדנים נגד hapten מצומדת לאנזים כתב ותעתיקי mRNA הם דמיינו ידי אַב צֶבַע מזרז.
לוח של משקעים בצבעים שונים המיוצרים על ידי כתב אנזימי phosphatase אלקליין (AP), peroxidase חזרת (POD), ובטא-galactosidase (GAL) מאפשר זיהוי הייחודי של מטרות מרובות ובעונה אחת המדגם 8-14. עם זאת, פעילות האנזימטית POD נמשכת רק לתקופת זמן מוגבלת ותגובת colorimetric הגל היא קצת פחות רגישה, כך שללא הגברה אות (tyramide) נוספת 15 הגילוי של תמלילים פחות בשפע יכולה להיות מאתגרת עם אנזימים אלה. לעומת זאת, הפעילות המתמשכת של AP מאפשרת למחזור מצע לטווח ארוך ויחס אות לרעש גבוה. ולכן, זיהוי רציף באמצעות אנזים כתב AP עם מצעים בצבע שונה הוכיח את יעילותו בתוקףזיהוי ייחודי של עד שלושה תעתיקים שונים בעוברים בודדים 10-12,16.
למשאלה זו רב-יעד chromogenic (MC-תרצה) שיטה (איור 1) 14, בדיקות RNA antisense שכותרתו מופקות על ידי שעתוק במבחנה ומסומנת באחד מhapten-התוויות הזמינות. הם עוברים פורמלדהיד קבוע וpermeabilized על ידי טיפול מתנול ועיכול K proteinase. הכלאה של עוברים מתבצעת בו זמנית עם עד שלוש בדיקות RNA antisense שכותרתו שונה בכל ספציפית לגן אחר. לאחר הסרת הבדיקה מאוגד על ידי שטיפות החמרה כל hapten-תווית דמיין בסיבוב של גילוי נפרד. סיבוב זיהוי יחיד מורכב מדגירה של עוברים עם נוגדן אנטי hapten מצמידים את AP והדמיה RNA על ידי יישום של AP-מצע שמייצר משקע צבע יציב מקומי. לאחר זיהוי נוגדנים וצביעה, conju נוגדן-AP מיושםהשער הוסר על ידי שטיפת pH נמוכה. בניסויים ססגוניות, כל סיבוב של זיהוי מעסיק נוגדנים ממוקדים נגד hapten תווית שונה וכל דפוס תמליל היא דמיינה על ידי מצע שונה צבע (טבלת 1). עוברים הם רכובים בגליצרול וצלמו תחת מיקרוסקופ מתחם ברזולוציה גבוהה באמצעות התערבות ההפרש לעומת זאת (DIC) אופטיקה.
הכלאה באתר (איש) עם בדיקות חומצות גרעין שכותרתו רדיואקטיבית משמש לעתים קרובות כדי לזהות את הלוקליזציה של RNA על סעיפי רקמות. שיטת ISH רדיואקטיבי, לעומת זאת, היא לצרוך זמן, פחות רגיש, ואינה מאפשרת הערכה של דפוסי הפצת תמליל מלאים בכל-mounts. לעומת זאת, בשיטת MC-מאחלים המתוארים במסמך זה מאפשרת השוואה הישירה של תחומים ביטוי גנים רבים בצבעים מנוגדים בתוך עוברים ללא פגע. יש MC-מאחל ליתרון שההקשר היסטולוגית ניכר מייד ומדמיין פשוט על ידי מיקרוסקופ brightfield הסטנדרטי. זה מספק את האפשרות להתייחס תחומים ביטוי גנים טופוגרפיים זה לזה ברמת דיוק גבוהה ולהגדיר אתרי ביטוי ייחודיים וחופפים באופן מהיר ואמין. מצד השני, איש מרובב ניאון (דגים) הוא חזק יותר ביחס לרגישות ורזולוציה ומשמש רצוי, אם סלולארי או אפילו מחדש משנה הסלולרפתרון של גילוי mRNA נדרש.
הספקטרום הרחב של תמלילים שמופה על ידי MC-מאחלים מצביע על כך שכמעט כל תמליל ניתן לנתח לא רק בעוברי, אלא גם ברקמות זחל ומבוגרים ובמינים אחרים מאשר דרוזופילה. ואכן, ההליך המתואר המפורט כאן לדרוזופילה, פועל באופן דומה יעיל עם עוברי דג הזברה 11,16,22. יתר על כן, שיטת MC-מאחלים ניתן להתאים למגוון רחב של עוברים חסרי חוליות ובעלי חוליות ודגימת רקמה.
Hapten-תוויות וריכוזי בדיקה
אנו משתמשים באופן שיגרתי והעמסת, digoxigenin, וביוטין כתוויות hapten של בדיקות RNA. יתר על כן, בדיקות שכותרת dinitrophenol ניתן להחיל, שכבר הציג בניסויי מאחלים דג הזברה 23-25. בדיקות שכותרת העמסה להציג רגישות פחותה בהשוואה לhapten-תוויות האחרות, כך ההעמסה המשמשת הטובה ביותר ואו זיהוי של תמלילי שפע. כל בדיקה עיבד חדש נבדקה ראשונה בניסוי משאלה אחת, שבו ביצועיה מוערכים או באמצעות BCIP / NBT או אדום מהיר כמצע. ריכוז בדיקה נחשב כאופטימלי כאשר איתות חזקה ללא פיתוח רקע מושגת בתוך דקות לכמה שעות.
כדי לוודא שתחומי הביטוי של עניין זוהו על ידי MC-מאחלים מלוא היקפם, זה חיוני כדי לחזות כל דפוס תמליל על ידי ניסויי משאלה אחת-תווית באמצעות שילוב המצע רגיש ביותר, BCIP / NBT. הדבר מבטיח כי תחומים ביטוי חלשים לא התעלמו בניסוי רב-היעד. כדי לפצות על הרגישות פחותה של שילובי מצע האחרים זה חיוני להשתמש הוכפל (לשולש) ריכוזי בדיקה בהשוואה לBCIP הכתמה / NBT סטנדרטי.
איון pH נמוך
צעד איון pH הנמוך יכול להוביל להתפוררות חלקית של הכלאיים mRNA בדיקה / תחושת RNA antisense כותרת hapten וכתוצאה מכך גילוי אותות מופחתים בסיבובי הצביעה השניה והשלישי. כדי להקטין את איבוד ברגישות, צעדי איון הם קצרים ככל האפשר. אנחנו חווינו את זה זמן דגירה 10 דקות ב pH הנמוך מספיק עבור חיסול של AP-פעילות. שוטף מהיר לאחר מכן בכמויות גדולות להבטיח דילול מהיר של conjugates הנוגדן-AP מאוגד ולמנוע מחדש מחייב בדיקות haptenized. הליכים חלופיים כוללים קיבוע paraformaldehyde ואיון חום. עם זאת, חלק ממשקעי הצבע לא לחמם יציב וקיבעון paraformaldehyde עלול שלא להספיק לאיון של AP מלא. איון שלם של המצומד הנוגדן-AP הראשון שימושי יכול להוביל מחדש הדמיה של תבנית ה- mRNA בגילוי הבא סיבוב מוביל לחפיפה חיובית כוזבת בביטוי עם מיני mRNA השני כדי להתגלות. לכן, בניסוי שליטת העוברי דואר מחולקים לשני שברים לאחר איון של המצומד הנוגדן-AP הראשון השימושית. המצומד הנוגדן-AP השני מושמט מחלק השליטה ולא צריך לייצר אות בתגובת הצבע השנייה. עם זאת, אם תגובת הצבע השנייה יוצרת דפוס הפצת אות המתאים הראשון, ולאחר מכן את הליך איון לא היה יעיל. במקרה זה, זמן הדגירה בפתרון תחנת pH נמוך צריך להיות ממושך לניסוי הבא.
הזמנות של יישום מצע AP
מאז רגישות טיפות עם כל סיבוב של גילוי שלאחר מכן, רצוי לזהות mRNAs פחות בשפע לפני תמלילים שופעים יותר. בנוסף, האדום המהיר ושילובי מצע כחולים מהיר באופן משמעותי פחות רגישים מאשר BCIP purpleblue / כתם NBT, כך שצבעים מהיר מיושמים רצוי בסיבוב הראשון צביעה לגילוי של התמליל הביע החזק. גם שעות זהכיתרון שBCIP הכתמה / NBT שלאחר מכן יכולה להיות במעקב ועצרה בזמן לפני אות purpleblue מקבלת כהה מדי ביחס לצבעים הבהירים יותר המהיר. כך בניסוי שני צבעים סטנדרטיים, ראשון mRNA הביע החזק הוא זוהה על ידי אדום מהיר והשני החלש יותר אחד על ידי BCIP / NBT. כחלופה לצבעים המהיר שילובי מצע INT הצהובים עשויים להיות מיושמים, אשר עם זאת לייצר משקעים שהופכים לפזר אחרי כמה זמן. לכן BCIP / INT מיושם באופן בלעדי בסיבוב הצביעה האחרון. כתוצאה מכך בניסוי שלושה צבעים לעתים קרובות אנו משתמשים אדום הראשונים מהיר, BCIP השני / NBT (או כחול מהיר) ושלישית שילוב מצע INT. שים לב שרצוי לצלם עוברים מוכתמים בהקדם האפשרי בעת החלת INT.
זיהוי ניאון של צבעי אזו
זה יכול להיות קשה לפעמים לזהות דפוסי ביטוי חופפים כאשר משקע צבע כהה הוא הצללה אחד בהיר יותר. Fאו דוגמא, משקע BCIP / NBT מאוד מפותח יכול להסוות אותות צבע מהיר יותר. אחת דרכים לעקוף בעיה זו היא ללכוד תמונות באופן מיידי לאחר כל צביעה ולהסיר את משקע הצבע שימושי לפני הסיבוב הבא לאיתור. במקרה זה, צבע אזו אלכוהול מסיס במשקעים (אדום מהיר) וINT יוסרו על ידי שטיפות אתנול אחרי סיבובי הגילוי הראשונים והשני, בהתאמה, ומכתים BCIP / NBT מיושם כAP-המצע האחרון 26. אפשרות נוספת היא לנצל את תכונות ניאון של אזו צבעים. אדום מהיר ניתן דמיין באמצעות מסנן rhodamine קובע 27, בעוד כחול מהיר ניתן לצפות במסננים מרחיק אדומים 28,29. השוואה או כיסוי של תמונות chromogenic וניאון יכולה לחשוף את האתר של, פיתוח אות גישה זו distribution.Using-שיתוף BCIP / NBT יש ללהיפסק בזמן, כך שזה לא יהפוך לצפוף מדי ולהרוות את אות הניאון של צבע אזו מוצר תגובה.
The authors have nothing to disclose.
We thank our colleagues for cDNA plasmids for template generation. The authors’ work is supported by the Swedish Cancer Foundation (CAN 2010/553), the Swedish Foundation for International Cooperation in Research and Higher Education (IG2011-2042) and the Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW2012.0058).
Deionized, diethylpyrocarbonate (DEPC) treated water | Thermo Scientific | R0603 | |
T7 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0111 | |
T3 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0101 | |
SP6 RNA Polymerase | Thermo Scientific | EP0131 | |
RiboLock RNase Inhibitor | Thermo Scientific | EO0381 | |
DNase I, RNase-free | Thermo Scientific | EN0521 | |
NTP Set | Thermo Scientific | R0481 | |
Digoxigenin-11-UTP | Roche | 11209256910 | |
Fluorescein-12-UTP | Roche | 11427857910 | |
Biotin-16-UTP | Roche | 11388908910 | |
Ammonium acetate | Applichem | A2936 | |
Ethanol, absolute | Merck | 100983 | |
di-Sodium hydrogen phosphate | Scharlau | SO0339 | |
Sodium dihydrogen phosphate | Scharlau | SO0331 | |
Tween-20 | Sigma | P1379 | |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
Methanol | Sigma | 32213 | |
Proteinase K | Thermo Scientific | EO0491 | |
Glycine | Sigma | G7126 | |
Hydrochloric acid | Merck | 100317 | |
tri-Sodium citrate | Scharlau | SO0200 | |
deionized formamide | Applichem | A2156 | |
RNA type VI from torula yeast | Sigma | R6625 | |
Heparin sodium salt | Applichem | A3004 | |
Dextran sulfate sodium salt | Sigma | D6001 | |
Sheep serum | Sigma | S2263 | |
Sheep anti-biotin-AP Fab fragments | Roche | 11426303001 | |
Sheep anti-digoxigenin-alkaline phosphatase (AP) Fab fragments | Roche | 11093274910 | |
Sheep anti-fluorescein-AP Fab fragments | Roche | 11426303001 | |
Rabbit anti-dinitrophenyl-AP antibody | Vector laboratories | MB-3100 | |
Tris-(hydroxymethyl)-aminomethane | Scharlau | TR04241000 | |
Magnesium chloride | Scharlau | MA0036 | |
Sodium chloride | Scharlau | SO0227 | |
Levamisole | Sigma | L9756 | |
N,N-Dimethylformamide | Sigma | D4551 | |
Dimethylsulfoxide | Applichem | A3006 | |
Fast Red tablet set | Sigma | F4648 | |
Fast Blue BB salt | Sigma | F3378 | |
Naphthol-AS-MX-phosphate | Sigma | N5000 | |
Naphthol-AS-GR-phosphate | Sigma | N3625 | |
Naphthol-AS-BI-phosphate | Sigma | N2250 | |
Magenta-Phos | Biosynth | B7550 | |
INT | Sigma | I8377 | |
NBT | Applichem | A1243 | |
BCIP | Applichem | A1117 | |
INT/BCIP solution | Roche | 11681460001 | |
Glycerol 86-88% | Scharlau | GL0023 | |
Universal incubator | Memmert | BE400 | |
Waterbath | Memmert | WB14 | |
Heat block | Grant | QBT2 | |
Netwell inserts 15 mm | Corning | 3477 | |
Netwell carrier kit 15 mm | Corning | 3520 | |
12-well cell culture plate | Corning | 3513 | |
24-well plate | Sarstedt | 83.3922 | |
1.5 ml microtube | Sarstedt | 72.690.001 | |
2.0 ml microtube | Sarstedt | 72.691 |