Здесь представлен количественный протокол на основе полимеразной цепной реакции в реальном времени для определения родного микро-РНК-содержимого (Абсолютные/относительные) частиц липопротеинов. Кроме того, демонстрируется метод увеличения уровня микро-РНК, а также метод определения скорости поглощения частиц липопротеинов в сотовой сети.
Липопротеины частицы преимущественно транспортеры липидов и холестерина в крови. Кроме того, они содержат небольшое количество нитей некодирующих микроРНК (Мирна). В целом, miRNA изменяет профиль экспрессии белка из-за взаимодействий с Messenger-РНК (мРНК). Таким образом, знание относительного и абсолютного Мирна содержание липопротеинов частиц имеет важное значение для оценки биологического эффекта поглощения клеточных частиц. Здесь, количественные режиме реального времени полимеразной цепной реакции (qPCR) на основе протокола представлен определить абсолютное содержание miRNA липопротеинов частиц-примером показаны для родных и miRNA обогащенные частицы липопротеинов. Относительное содержание miRNA количественно с помощью мультихорошо микрофлюидной карты массива. Кроме того, этот протокол позволяет ученым оценить клеточный miRNA и, таким образом, уровень поглощения липопротеинов частиц. Значительное увеличение клеточного уровня miRNA наблюдается при использовании липопротеидов высокой плотности (ЛПВВ), искусственно загруженных с miRNA, в то время как инкубация с коренными частицами ЛПВПА не дает существенного эффекта из-за их довольно низкого содержания miRNA. В отличие от этого, сотовые поглощения липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) частиц-ни с родной miRNA, ни искусственно загружен с ним-не изменяет клеточный уровень miRNA.
Липопротеины частицы состоят из монослоя амфифильных липидов и холестерина вмещающих ядро чолестерил эфиров и триглицеридов жиров. Вся частица стабилизирована мембранно-встроенными аполипопротеинами, которые определяют биологическое функциональность частицы. Липопротеинов частицы могут быть различна в зависимости от их соответствующей возрастающей плотности и, таким образом, уменьшая размер, а именно как очень низкой плотности липопротеинов (ЛДЛК), промежуточные плотности липопротеинов (IDL), ПНП, и ЛПВБ частиц. Несмотря на транспортировку водорастворимых компонентов в кровотоке, было продемонстрировано, что частицы лпвпа несут Некодирующие нити miRNA1,2. Микро-РНК представляют собой класс коротких (обычно два десятка нуклеотидов) РНК нитей, которые ухудшают внутриклеточно взаимодополняющие мРНК нити и, тем самым, изменяют профиль экспрессии определенных белков3,4,5, 6. Кроме того, изменения в профиле miRNA были обнаружены в различных заболеваниях и, таким образом, профиль применим в качестве биомаркера для диагностики и прогноза. Внеклеточного переноса miRNAs между клетками с помощью липопротеинов частицы могут служить дополнительным механизмом для межклеточной модуляции уровня мРНК. Чтобы количественно оценить биологический эффект, необходимы знания о абсолютном и относительном содержании miRNA частиц липопротеинов.
Количественная и относительно быстрая методика в режиме реального времени является подходящим методом для получения этой информации. Следовательно, можно вычислить относительную количественную (RQ) величину, и относительные различия между различными образцами и фракциями липопротеинов являются почтенны. Карты микрофлюидного массива MultiWell являются быстрым и легким в использовании методом для определения относительного присутствия (приравнивается к значению RQ) miRNAs в образце. Карты микрофлюидности MultiWell состоят из 96 или 384 индивидуальных камер реагирования для индивидуальных qPCR-реакций, встроенных в микрофлюиддические устройства. Каждая камера содержит необходимый зонд гидролиза и специфические праймеры КЦР для одной индивидуальной miRNA. Преимущества короткое время обработки из-за стандартизации, простой рабочий процесс, и уменьшило число пипеточных шагов. Кроме того, необходимый объем выборки сводится к минимуму. В отличие от относительной количественной оценки, абсолютное содержание miRNA требует сравнения результатов образца qPCR со стандартными кривыми известных абсолютных чисел нитей miRNA. Следует отметить, что, в связи с их относительно низким miRNA содержание, стандартные и, Кроме того, даже одной молекулы чувствительных методов визуализации не представляется возможным-искусственное обогащение липопротеинов частиц с miRNA является неизбежным для изучения сотовых взаимодействие липопротеинов частиц и miRNA передачи. Что касается этого, то при делекции частиц ЛПВД с последующим реледенцией7 допускается включение и, таким образом, обогащение нитей Mirna. Подобное обогащение частиц ЛПНП с miRNA неосуществимо из-за гидрофобности белка Апоб-100, который является основной составляющей частицы ЛПНП. Однако, за счет добавления полярного растворителя диметилсульфоксид (ДМСО), который способен проникать в липидные мембраны, ЛПНП частицы могут быть искусственно загружены с miRNA нитей, а также.
Микроскопия высокоскоростной атомной силы (HS-АСМ) является мощным инструментом для характеризации биологических образцов, предлагающих субнанометра пространственного и субвторого временного разрешения8. Таким образом, это хорошо подходит техника для контроля качества модифицированной липопротеинов частиц, как родной/восстановленные/помечены липопротеинов частицы могут быть отображаемого в ближайшем физиологическую среду.
Здесь, на основе qPCR протокол представлен шаг за шагом, чтобы определить абсолютное/относительное Мирна содержание липопротеинов частиц и образцов клеток, что позволяет оценивать скорость поглощения частиц клеточных липопротеинов. Кроме того, демонстрируется метод обогащения липопротеинов частицами с miRNA. Этот метод может быть адаптирован для общего манипулирования содержанием липопротеинов и, следовательно, демонстрирует применимость частиц липопротеинов в качестве мишеней для доставки лекарственных препаратов.
Здесь, изоляция фракций липопротеинов частиц из крови человека и определение их отдельных miRNA содержание описывается шаг за шагом. Очень важно работать в среде, свободной от Nase при обработке изолированных и синтезированных miRNA-частица встроенного miRNA, очевидно, защищенном от ферментативной деградации. Как miRNA/частица соотношение частиц родного липопротеинов является довольно низким, Искусственное обогащение с miRNA требуется для изучения поглощения голочастицы клеток. Таким образом, восстановление частиц ЛПВВ, как описано ранее7 модифицируется для включения miRNA нитей. Кроме того, разделение липидной и белковой фракции во время этой процедуры позволяет ученым изучить липидные и белковые компоненты липопротеинов частицы19. Аналогичным образом адаптирована процедура маркировки частиц ЛПНП. Интересно, что добавление спермина — естественного стабилизатора нуклеотиды — не влияли на соотношение Мирна/частицы. Следует отметить, что, в принципе, метод позволяет инфолдинг других веществ, чем miRNA внутри липопротеидов частиц. Конечно, существует предел относительно физических размеров вещества на основе общего размера ЛПВТ (диаметр: 5-12 Нм) и частиц ЛПНП (диаметр: 18-25 Нм).
Что касается контроля качества восстановленных/помечены частиц липопротеинов, HS-АСМ является применимым методом для характеристики ЛПВБ/ЛПНП частиц на уровне единого частиц. По сравнению с EM, это позволяет сократить время подготовки и почти физиологические условия (влажная, комнатной температуры).
Из-за присущей ему чувствительности и усиления, qPCR является методом выбора для обнаружения низких концентраций miRNA. Альтернативно, одномолекула чувствительной флуоресцентной микроскопии, которая способна обнаруживать даже отдельные молекулы, не подходит из-за низких концентраций, например, флюоресцированные нити miRNA на частицу. Таким образом, соотношение Мирна нитей на родном липопротеинов частиц было установлено, что 10-8. Искусственное обогащение увеличивает коэффициент на коэффициент 10 000, что облегчает оценку коэффициента поглощения клеточных липопротеинов (не выявлено существенной разницы при использовании частиц с родным липопротеином 19). Высокая чувствительность КЦР позволяет определить эту скорость поглощения путем измерения количества нитей miRNA после инкубационного времени и соотношения miRNA/частица. Следует отметить, что расчетно значение игнорирует клеточную деградацию и высвобождение miRNA и, таким образом, представляет по крайней мере нижний предел для коэффициента поглощения липопротеинов частиц.
В будущем метод может быть адаптирован к передаче фармацевтических веществ (в частности, липофильных) в клетках и коррелирует их биологический эффект с внутриклеточной концентрацией (определяемых с помощью скорости поглощения частиц липопротеинов).
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана проектом австрийского научного фонда «P29110-B21», «Хоушулюбилямшстифтунг дер Штадт Вена-ЦУР Förderung der Виссеншафт», «проект H-3065/2011», Европейский фонд регионального развития (ЭФРЭ, IWB2020), федеральное государство верхнего Австрия, и “земля ОЁ Басисфинанзиерунг”.
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 |