Hier, wordt een kwantitatief real-time op de kettingreactie-gebaseerd protocol van de polymerase voorgesteld voor de bepaling van de inheemse micro-RNA inhoud (absoluut/verwant) van lipoprotein deeltjes. Bovendien is een methode voor het verhogen van het micro-RNA-niveau, evenals een methode voor het bepalen van de cellulaire opnamesnelheid van lipoprotein deeltjes, aangetoond.
Lipoprotein deeltjes zijn overwegend vervoerders van lipiden en cholesterol in de bloedbaan. Bovendien bevatten ze kleine hoeveelheden van niet-codering microRNA (miRNA). In het algemeen, verandert miRNA het eiwit uitdrukkings profiel toe te schrijven aan interactie met boodschapper-RNA (mRNA). Zo is kennis van het relatieve en absolute miRNA gehalte van lipoprotein deeltjes essentieel om het biologische effect van cellulaire deeltjes opname te schatten. Hier, een kwantitatieve real-time polymerase chain reaction (qPCR)-gebaseerde protocol wordt gepresenteerd aan de absolute miRNA inhoud van lipoprotein deeltjes te bepalen-geïllustreerd getoond voor native en miRNA-verrijkte lipoprotein deeltjes. Het relatieve miRNA-gehalte wordt gekwantificeerd met behulp van multigoed microfluidic array kaarten. Bovendien, dit protocol kunnen wetenschappers de raming van de cellulaire miRNA en, dus, de lipoprotein deeltjes opnamesnelheid. Een significante toename van de cellulaire miRNA niveau is waarneembaar bij het gebruik van high-density lipoprotein (HDL) deeltjes kunstmatig geladen met miRNA, overwegende dat incubatie met inheemse HDL-deeltjes levert geen significant effect als gevolg van hun vrij lage miRNA inhoud. In tegenstelling, de cellulaire opname van lage dichtheid lipoprotein (LDL) deeltjes-noch met native miRNA, noch kunstmatig geladen met het-heeft geen invloed op de cellulaire miRNA niveau.
Lipoprotein deeltjes zijn samengesteld uit een monolayer van amphiphilic lipiden en cholesterol die een kern van cholesteryl esters en triglyceride vetten insluiten. Het gehele deeltje wordt gestabiliseerd door membraan-ingebedde apolipoproteins, die de biologische functionaliteit van het deeltje bepalen. Lipoprotein deeltjes kunnen worden onderscheiden volgens hun respectieve toenemende dichtheid en, dus, afnemende grootte, namelijk als zeer lage dichtheid lipoprotein (VLDL), intermediaire-density lipoprotein (IDL), LDL, en HDL-deeltjes. Ondanks het vervoer van water-onoplosbare componenten in de bloedbaan, is aangetoond dat HDL-deeltjes dragen niet-codering strengen van Mirna1,2. Micro-ASE is een klasse van korte (gewoonlijk twee dozijn nucleotiden) de bundels van RNA, die intracellulair complementaire mRNA bundels afbreken en, daardoor, het uitdrukkings Profiel van bepaalde proteïnen3,4,5veranderen, 6. Bovendien zijn de veranderingen van het profiel van miRNA gevonden in een verscheidenheid van ziekten en, dus, is het profiel toepasselijk als biomarker voor diagnose en prognose. De extracellulaire transport van miRNAs tussen cellen via lipoprotein deeltjes kan dienen als een extra mechanisme voor intercellulaire mRNA niveau modulatie. Om het biologisch effect kwantitatief te schatten, is kennis over het absolute en relatieve miRNA gehalte van lipoprotein deeltjes nodig.
Kwantitatieve PCR in real time is een geschikte en vrij snelle methode om deze informatie te bereiken. Vandaar, kan de relatieve kwantificatie (ov) waarde worden berekend, en de relatieve verschillen tussen verschillende steekproeven en lipoprotein fracties zijn ramen. Multigoed microfluidic array kaarten zijn een snelle en makkelijk te gebruiken methode om de relatieve aanwezigheid te bepalen (komt overeen met de OV-waarde) van miRNAs in een sample. Multiwell-microfluidic array kaarten bestaan uit 96 of 384 individuele reactie kamers voor individuele qPCR reacties ingebed in een microvloeiend apparaat. Elke kamer bevat de vereiste hydrolyse sonde en specifieke qPCR primers voor een individuele miRNA. De voordelen zijn een korte verwerkingstijd als gevolg van standaardisatie, een eenvoudige workflow en een beperkt aantal pipetten stappen. Bovendien wordt het vereiste sample volume geminimaliseerd. In tegenstelling tot de relatieve kwantificering vereist het absolute miRNA-gehalte een vergelijking van qPCR steekproefresultaten met standaard krommen van bekende absolute nummers van miRNA strengen. Opgemerkt moet worden dat, vanwege hun relatief lage miRNA inhoud, standaard en bovendien zelfs single-molecule gevoelige beeldvormende technieken niet haalbaar zijn-de kunstmatige verrijking van lipoprotein deeltjes met miRNA is onvermijdelijk om cellulaire studie lipoprotein deeltjes interactie en miRNA Transfer. Ten aanzien van deze, delipidatie van het HDL-deeltje gevolgd met latere relipidation7 maakt de integratie van en, dus, verrijking met Mirna strengen. De gelijkaardige verrijking van LDL deeltjes met miRNA is niet haalbaar toe te schrijven aan de hydrophobicity van apoB-100 proteïne, die het belangrijkste bestanddeel van het deeltjes LDL is. Echter, door toevoeging van het polaire oplosmiddel dimethyl sulfoxide (DMSO), die in staat is te penetreren lipide membranen, LDL-deeltjes kunnen kunstmatig worden geladen met miRNA strengen ook.
High-Speed Atomic Force microscopie (HS-AFM) is een krachtig hulpmiddel voor de karakterisering van biologische specimens met subnano meter ruimtelijke en subsecond temporele resolutie8. Vandaar, is het een goed-geschikte techniek voor de kwaliteitsbeheersing van gewijzigde lipoprotein deeltjes als inheems/opnieuw samengesteld/geëtiketteerde lipoprotein deeltjes kunnen onder een dichtbijgelegen-fysiologisch milieu worden afgebeeld.
Hier wordt een qPCR-gebaseerd protocol gepresenteerd stap voor stap om de absolute/relatieve miRNA inhoud van lipoprotein deeltjes en cel monsters te bepalen, die een schatting van de cellulaire lipoprotein deeltjes opnamesnelheid mogelijk maakt. Bovendien wordt een methode voor de verrijking van lipoprotein deeltjes met miRNA aangetoond. Deze methode kan worden aangepast voor de algemene manipulatie van lipoprotein inhoud en, vandaar, demonstreert de toepasselijkheid van lipoprotein deeltjes als doelstellingen voor druglevering.
Hier wordt stap voor stap beschreven wat de isolatie is van lipoprotein deeltjes van menselijk bloed en de bepaling van hun individuele miRNA-inhoud. Het is cruciaal om te werken in een ASE-vrije omgeving, terwijl de behandeling van geïsoleerde en gesynthetiseerde miRNA-deeltje-embedded miRNA is uiteraard beschut tegen enzymatische degradatie. Aangezien de miRNA/deeltjes verhouding van inheemse lipoprotein deeltjes vrij laag is, is de kunstmatige verrijking met miRNA vereist om de holo deeltjes opname van cellen te bestuderen. Daardoor wordt de reconstitutie van HDL-deeltjes zoals eerder beschreven7 gewijzigd om Mirna strengen op te nemen. Bovendien, de scheiding van de lipide en eiwitfractie tijdens deze procedure kunnen wetenschappers te onderzoeken lipide-en eiwit-geassocieerde componenten van de lipoprotein deeltje19. Op een gelijkaardige manier, wordt de het etiketteren procedure van LDL deeltjes aangepast. Interessant, de toevoeging van spermidinespermine-een natuurlijke stabilisator van nucleotiden-heeft geen invloed op de miRNA/particle ratio. Er zij op gewezen dat in principe de methode toelaat de invouwing van andere stoffen dan miRNA binnen een lipoprotein deeltje. Natuurlijk, is er een grens met betrekking tot de fysieke grootte van de substantie die op de totale grootte van HDL wordt gebaseerd (diameter: 5-12 nm) en LDL deeltjes (diameter: 18-25 nm).
Met betrekking tot de kwaliteitscontrole van hervormde/gelabelde lipoprotein deeltjes, HS-AFM is een van toepassing zijnde methode om HDL/LDL deeltjes te karakteriseren op het enige particle niveau. In vergelijking met EM, het zorgt voor kortere voorbereiding tijden en bijna-fysiologische omstandigheden (natte, kamertemperatuur).
Door zijn inherente gevoeligheid en versterking, qPCR is de methode van de keuze om lage miRNA concentraties op te sporen. Als alternatief is een enkelvoudige molecuul gevoelige fluorescentie microscopie, die in staat is om zelfs individuele moleculen te detecteren, niet geschikt vanwege de lage concentraties van bijvoorbeeld fluorescerende gelabelde miRNA strengen per deeltje. Aldus, is de verhouding van de bundels van miRNA per inheems lipoprotein deeltje gevonden om 10-8te zijn. Kunstmatige verrijking verhoogt de ratio met een factor van 10.000, die de schatting van de cellulaire lipoprotein opnamesnelheid vergemakkelijkt (geen significant verschil wordt gedetecteerd met behulp van native lipoprotein deeltjes 19). De hoge gevoeligheid van qPCR maakt het mogelijk om deze opnamesnelheid te bepalen door het aantal miRNA strengen na de incubatietijd en de miRNA/particle ratio te meten. Opgemerkt moet worden dat de berekende waarde negeert cellulaire degradatie en vrijlating van miRNA en, dus, vertegenwoordigt ten minste een lagere limiet voor de lipoprotein deeltjes opname ratio.
In de toekomst kan de methode worden aangepast aan de overdracht van farmaceutische stoffen (met name ook lipophilic Ones) in cellen en correleren hun biologische effect op de intracellulaire concentratie (bepaald via de opnamesnelheid van lipoprotein deeltjes).
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door het Oostenrijkse wetenschaps Fonds project P29110-B21, het “Hochschuljubiläumsstiftung der Stadt Wien zur Förderung der Wissenschaft” project H-3065/2011, het Europeesfonds voor regionale ontwikkeling (EFRE, IWB2020), de federale staat van Upper Oostenrijk, en de “land OÖ Basisfinanzierung”.
Ultracentrifuge | Beckman | Optima L-100 XP | Lipoprotein isolation |
Ultracentrifuge rotor | Beckman | TI 55.2 | Lipoprotein isolation |
Vacutainer (EDTA) | Becton Dickinson | 366643 | Lipoprotein isolation |
Kaliumbromid | Sigma Aldrich | 2110 | Lipoprotein isolation |
Ultracentrifuge tubes | Beckman | 342414 | Lipoprotein isolation |
Ultracentrifuge tube sealer | Beckman | 342428 | Lipoprotein isolation |
Sodiumchlorid | Carl Roth GmbH | P029.2 | Lipoprotein isolation |
EDTA | Fisher Scientific | D/0650/50 | Lipoprotein isolation |
Dialysis tubes, MWCO 12 – 14k | Spectra | 132700 | Lipoprotein isolation |
synthetic miRNA | microSynth | – | synthetic miRNA |
TRIS buffer pH 7 | Ambion | AM9850G | synthetic miRNA |
TRIS buffer pH 8 | Ambion | AM9855G | synthetic miRNA |
sterile tubes | Carl Roth GmbH | ENE8.1 | synthetic miRNA |
Photometer | Eppendorf | Eppendorf Biophotometer | Bradford assay |
Cuvette | Carl Roth GmbH | XK20 | Bradford assay |
Coomassie G-250 Stain | BioRad GmbH | 161-0786 | Bradford assay |
Sodiumchlorid | Carl Roth GmbH | 3957.1 | Delipitation |
EDTA | Fluka Analytical | 03690-100ML | Delipitation |
TRIS buffer pH 8.0 | Ambion | AM9855G | Delipitation |
Ethanol 100% | AustrAlco | Ethanol Absolut 99.9% | Delipitation |
Diethyl ether | Carl Roth GmbH | 3942.1 | Delipitation |
Centrifuge | Thermo Scientific | Multifuge X3R | Delipitation |
Chloroform | Carl Roth GmbH | 3313.1 | Reconstitution |
Methanol | Carl Roth GmbH | 4627.1 | Reconstitution |
Phosphatidylcholine | Sigma Aldrich GmbH | P3556-25mg | Reconstitution |
Cholesterol oleate | Sigma Aldrich GmbH | C-9253-250mg | Reconstitution |
cholesterol | Sigma Aldrich GmbH | C8667-500mg | Reconstitution |
glass tubes | Carl Roth GmbH | K226.1 | Reconstitution |
spermine | Sigma Aldrich GmbH | S3256-1G | Reconstitution |
Thermomixer | Eppendorf | Thermomixer comfort | Reconstitution |
Sodium deoxycholate | Sigma Aldrich GmbH | 3097-25G | Reconstitution |
Magnetic stir bar | Carl Roth GmbH | 0955.2 | Reconstitution |
100µL micropipettes | Carl Roth GmbH | A762.1 | Reconstitution |
PBS | Carl Roth GmbH | 9143.2 | Dialysis |
Amberlite XAD-2 beads | Sigma Aldrich GmbH | 10357 | Dialysis |
Slide-A-Lyzer casette (cut-off 20 kDa) | Thermo Scientific | 66003 | Dialysis |
Syringe | Braun | 9161406V | Dialysis |
Syringe needle | Braun | 465 76 83 | Dialysis |
EGTA | Carl Roth GmbH | 3054.2 | Labeling of LDL particles |
DMSO | life technologies | D12345 | Labeling of LDL particles |
Atomic Force Microscope | RIBM | SS-NEX | Quality control of reconstituted/labeled lipoprotein particles |
Muscovite Mica (V-1 Grade) | Christine Gröpl | G250-1/V1 | Quality control of reconstituted/labeled lipoprotein particles |
AFM Cantilever | Nanoworld | USC-F1.2-k0.15 | Quality control of reconstituted/labeled lipoprotein particles |
Gwyddion 2.49 | Czech Metrology Institute | http://gwyddion.net | Quality control of reconstituted/labeled lipoprotein particles |
Chamber slides, Nunc Lab-Tek | VWR | 734-2122 | Cell culture |
HBSS | Carl Roth GmbH | 9117.1 | Cell culture |
Cell counter | Omni Life Science GmbH | Casy | Cell culture |
miRNeasy Mini Kit | QIAGEN | 217004 | miRNA extraction |
Centrifuge | Eppendorf | 5415R | miRNA extraction |
20G needle | Braun | Sterican 465 75 19 | miRNA extraction |
5ml syringe | Becton Dickinson | 309050 | miRNA extraction |
PCR cabinet | Esco | PCR-3A1 | Reverse Transcription |
TaqMan Reverse Transcription Kit | Thermo Scientific | 4366596 | Reverse Transcription |
Rnase-free water | Carl Roth GmbH | T143 | Reverse Transcription |
0.2 ml tubes | Brand | 781305 | Reverse Transcription |
Centrifuge | Carl Roth GmbH | Microcentrifuge AL | Reverse Transcription |
Thermocycler | Sensoquest | Labcycler | Reverse Transcription |
TaqMan Primer | Thermo Scientific | – | qPCR |
iTaq Universal probe supermix | BioRad GmbH | 1725131 | qPCR |
PCR machine | Corbett | Rotor-Gene RG-6000 | qPCR |
TaqMan MicroRNA Reverse Transcription Kit | Applied Biosystems | 4366596 | TaqMan Array |
Megaplex RT Primers, Human Pool A v2.1 | Applied Biosystems | 4399966 | TaqMan Array |
TaqMan PreAmp Master Mix | Applied Biosystems | 4391128 | TaqMan Array |
Megaplex PreAmp Primers, Human Pool A v2.1 | Applied Biosystems | 4399933 | TaqMan Array |
TaqMan Universal Master Mix II, no UNG | Applied Biosystems | 4440040 | TaqMan Array |
TaqMan Advanced miRNA Human A Cards | Applied Biosystems | A31805 | TaqMan Array |
Nuclease-free water | Thermo Scientific | R0581 | TaqMan Array |
MgCl2 (25mM) | Thermo Scientific | R0971 | TaqMan Array |
TE, pH 8.0 | Invitrogen | AM9849 | TaqMan Array |
7900HT Fast Real-Time PCR System | Applied Biosystems | 4351405 | TaqMan Array |
TaqMan Array Card Sealer | Applied Biosystems | – | TaqMan Array |