Burada, lipoprotein parçacıklarının yerel Micro-RNA içeriğinin (mutlak/göreceli) belirlenmesi için nicel gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyon tabanlı protokol sunulur. Buna ek olarak, Mikro-RNA seviyesini artırmak için bir yöntem, hem de lipoprotein parçacıkları hücresel alımını oranını belirlemek için bir yöntem gösterilmiştir.
Lipoprotein parçacıklar kan dolaşımında lipid ve kolesterol ağırlıklı taşıyıcılar vardır. Ayrıca, küçük miktarlarda kodlaması olmayan microRNA (miRNA) ipleri içerir. Genel olarak, miRNA, Messenger-RNA (mRNA) ile etkileşimleri nedeniyle protein ifadesi profilini değiştirir. Böylece, lipoprotein parçacıklarının göreceli ve mutlak miRNA içeriğinin bilgisi, hücresel parçacık alımı biyolojik etkisini tahmin etmek için esastır. Burada, lipoprotein parçacıklarının mutlak miRNA içeriğini belirlemek için, yerli ve miRNA zenginleştirilmiş lipoprotein parçacıkları için gösterilen örneklenmiş bir nicel gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR) tabanlı protokol sunulmaktadır. Göreceli Mirna içeriği multiwell mikroakışkan dizi kartları kullanılarak niceleyilmiş. Ayrıca, bu protokol bilim adamlarının hücresel Mirna ve böylece, lipoprotein parçacık alımını oranı tahmin sağlar. Hücre miRNA seviyesinin önemli bir artışı, miRNA ile yapay olarak yüklenmiş yüksek yoğunluklu lipoprotein (HDL) parçacıkları kullanıldığında gözlemlenebilir, ancak yerel HDL partikülleri ile inkübasyon oldukça düşük miRNA içeriği nedeniyle önemli bir etki vermez. Buna karşılık, düşük yoğunluklu lipoprotein hücresel alımı (LDL) parçacıklar-ne yerli miRNA ile ne de yapay ile yüklü-hücresel miRNA seviyesini değiştirmez.
Lipoprotein parçacıkları, kolesteril esterleri ve trigliserid yağların bir çekirdeğini kapsayan, amphiphilik lipidler ve kolesterol bir tek tabakalı oluşur. Tüm parçacık, parçacık biyolojik işlevselliğini tanımlayan membran gömülü Apolipoproteinler tarafından stabilize edilir. Lipoprotein parçacıklar kendi artan yoğunluğa göre ayırt edilebilir ve böylece, azalan boyutu, yani çok-düşük yoğunluklu lipoprotein (VLDL), orta yoğunluklu lipoprotein (IDL), LDL, ve HDL parçacıkları. Kan dolaşımında su çözünmez bileşenlerin taşınması rağmen, bu HDL parçacıkları Mirna1,2kodlama olmayan ipler taşımak göstermiştir. Mikro-Rnas kısa bir sınıf (genellikle iki düzine nükleotis) RNA ipleri, hangi hücre dışı tamamlayıcı mRNA iplerini düşür ve böylece, belirli proteinler ifade profilini değiştirmek3,4,5, 6‘ ya kadar. Ayrıca, miRNA profilinin değişimleri çeşitli hastalıklarda bulunmuştur ve böylece profil tanı ve prognoz için bir biyomarker olarak uygulanabilir. MiRNAs ‘ın lipoprotein parçacıkları aracılığıyla hücreler arasında harici olarak taşınması, hücre içi mRNA seviye modülasyonu için ek bir mekanizma olarak hizmet verebilir. Biyolojik etkiyi niceciksel olarak tahmin etmek için lipoprotein parçacıklarının mutlak ve göreceli miRNA içeriğine ilişkin bilgi gereklidir.
Nicel gerçek zamanlı PCR bu bilgileri elde etmek için uygun ve nispeten hızlı bir yöntemdir. Bu nedenle, göreli kantifikasyon (RQ) değeri hesaplanabilir ve farklı örnekler ile lipoprotein fraksiyonları arasındaki göreceli farklar tahmin edilebilir. Multiwell mikrofluidik dizi kartları, bir örnekteki miRNAs ‘ın göreli varlığını (RQ değerine eşittir) belirlemek için hızlı ve kolay kullanımlı bir yöntemdir. Multiwell mikrofluidik dizi kartları mikrofluidik bir cihaza gömülü bireysel qPCR reaksiyonlar için 96 veya 384 bireysel reaksiyon odaları oluşur. Her oda, tek bir miRNA için gerekli hidroliz prob ve belirli qPCR astar içerir. Avantajlar, standardizasyon, basit bir iş akışı ve daha az sayıda pipetleme adımından dolayı kısa bir kullanım zamanıdır. Dahası, gerekli numune hacmi minimize edilir. Göreli quantification aksine, mutlak miRNA içeriği miRNA iplerin bilinen mutlak sayılar standart eğrileri ile qPCR örnek sonuçları bir karşılaştırma gerektirir. Bu unutulmamalıdır ki, nispeten düşük miRNA içeriği nedeniyle, standart ve, dahası, hatta tek molekül duyarlı görüntüleme teknikleri mümkün değildir-miRNA ile lipoprotein partiküllerinin yapay zenginleştirme hücresel çalışma kaçınılmaz lipoprotein parçacık etkileşimi ve miRNA transferi. Bununla ilgili olarak, HDL parçacığın delipidation sonraki relipidation7 ile birleştirilmesi ve böylece, Mirna ipleri ile zenginleştirme sağlar izledi. MiRNA ile LDL partiküllerinin benzerliği, LDL parçacıklarının ana bileşeni olan apoB-100 proteinin hidrofobiği nedeniyle uygulanabilir değildir. Ancak, lipid membranlarına nüfuz eden Polar solvent dimetil sülfoxid (DMSO) ek olarak, LDL parçacıkları yapay olarak miRNA ipleri ile de yüklenebilir.
Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (HS-AFM) subnanometer uzamsal ve subsecond temporal çözünürlük8sunan biyolojik numunelerin karakterizasyonu için güçlü bir araçtır. Bu nedenle, yerel/reconstituted/etiketli lipoprotein parçacıkları gibi değiştirilmiş lipoprotein parçacıklarının kalite kontrolü için iyi uygun bir tekniktir, yakın fizyolojik bir çevre altında görüntülenmiş olabilir.
Burada, qPCR tabanlı bir protokol, lipoprotein parçacıklarının ve hücre örneklerinin mutlak/göreceli miRNA içeriğini belirlemek için adım adım sunulur ve bu da hücresel lipoprotein parçacık alımı oranının tahmin edilmesini sağlar. Dahası, miRNA ile lipoprotein parçacıklarının zenginleşmesi için bir yöntem gösterilmiştir. Bu yöntem lipoprotein içeriğinin genel manipülasyon için adapte olabilir ve bu nedenle, ilaç teslimi için hedefler olarak lipoprotein parçacıklarının uygulanabilirliğini gösterir.
Burada, lipoprotein parçacık fraksiyonları insan kanı ve kendi bireysel miRNA içeriğinin belirlenmesi yalıtım adım-adım açıklanmıştır. Yalıtılmış ve sentezlenmiş miRNA işleme sırasında bir RNase-Free ortamda çalışmak için önemlidir-parçacık gömülü miRNA belli ki enzimatik bozulması korunaklı. Yerli lipoprotein parçacıklarının miRNA/parçacık oranı oldukça düşüktür, miRNA ile yapay zenginleştirme hücrelerin Holo parçacık alımı incelemek için gereklidir. Böylece, daha önce açıklandığı gibi HDL partiküllerinin yeniden oluşturulması7 Mirna iplerini birleştirmek için değiştirilir. Ayrıca, bu prosedür sırasında lipid ve protein fraksiyonu ayrılması bilim adamlarının lipoprotein parçacık19lipid ve protein ilişkili bileşenlerini incelemek için izin verir. Benzer şekilde, LDL parçacıklarının etiketleme prosedürü adapte edilir. İlginçtir, spermine ilavesi-nükleotidler doğal bir stabilizatörü-miRNA/parçacık oranını etkilemez. Bu, prensip olarak, yöntem bir lipoprotein parçacık içinde miRNA daha diğer maddelerin infolding sağlar unutulmamalıdır. Tabii ki, HDL genel boyutuna göre maddenin fiziksel boyutu ile ilgili bir sınır vardır (çap: 5-12 NM) ve LDL parçacıklar (çap: 18-25 Nm).
Reconstituted/etiketli lipoprotein parçacıklarının kalite kontrolü ile ilgili olarak HS-AFM, tek parçacık seviyesinde HDL/LDL parçacıklarını karakterize etmek için uygulanabilir bir yöntemdir. EM ile karşılaştırıldığında, daha kısa hazırlık süreleri ve yakın fizyolojik koşullar (ıslak, oda sıcaklığı) sağlar.
Doğal duyarlılığı ve amplifikasyonu nedeniyle qPCR, düşük miRNA konsantrasyonlarını algılamak için tercih edilen yöntemdir. Alternatif olarak, tek molekül duyarlı Floresan Mikroskobu, hatta bireysel molekülleri algılamak mümkün, düşük konsantrasyonları nedeniyle uygun olmayacaktır, örneğin, Parçacık başına floresan etiketli miRNA ipleri. Böylece, yerli lipoprotein parçacığın başına miRNA iplerin oranı 10-8olarak bulunmuştur. Yapay zenginleştirme, hücresel lipoprotein alımını oranının (doğal lipoprotein parçacıkları 19kullanılarak algılanmayan) tahmin edilmesini kolaylaştıran 10.000 faktörüyle oranı artar. QPCR ‘nin yüksek duyarlılığı, kuluçka süresi ve miRNA/parçacık oranı sonrasında miRNA iplerin sayısını ölçerek bu alımı hızını belirlemenize olanak sağlar. Hesaplanan değerin hücresel bozulması ve Mirna ‘nın serbest bırakılması yok sayar ve bu nedenle, lipoprotein parçacık alımını oranı için en az bir alt sınırı temsil ettiği belirtilmelidir.
Gelecekte, yöntem hücrelerde ilaç maddeleri (özellikle de lipophilik olanlar) aktarmak için adapte edilebilir ve hücre içi konsantrasyon (lipoprotein parçacıkları alımını oranı ile belirlenir) biyolojik etkisini ilişkilendirir.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Avusturya Bilim Fonu Projesi P29110-B21, “Hochschuljubiläumsstiftung der Stadt Wien Zur Förderung der Wissenschaft” projesi H-3065/2011, Avrupa Bölgesel Kalkınma Fonu (EFRE, IWB2020), üst federal devlet tarafından destekleniyordu. Avusturya ve “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 |