We developed a protocol that is fast, sensitive and reproducible for pathogen gene expression profiling during an infection.
En memeli patojenler için, çalışmalar profilleme gen ifadesi doğru enfekte dokulardan patojen gen transkript ölçmek için teknik zorluklar ile sınırlı kalmıştır. Patojen RNA enfekte doku örneklerinden izole edilen total RNA küçük bir bölümünü oluşturmaktadır. Mikroarray ve RNAseq teknolojileri Hem güvenilir zayıf dile patojen genlerin okur üreten zorluklar var. In vivo çoğalması azalmış olan mutant suşlar patojen daha büyük bir sorun teşkil etmektedir. Burada, çok hızlı son derece hassas ve son derece tekrarlanabilir bir in vivo gen ekspresyon profili protokol açıklar. Biz hematojen yaygın kandidiyazis bir fare modelinde mantar patojen Candida albicans bizim soruşturma sırasında bu protokolü geliştirdi. Bu protokolü kullanarak, dinamik düzenlenmiş C. zaman derslerini belgeledi albicans gen böbrek enfeksiyonu sırasında ifade ve keşfedilen beklenmedik özelliklerigen ekspresyon tepkileri vivo ilaç tedavisi antifungal.
Gen ifadesi dinamikleri, bir hücre çevresel değişikliklere nasıl tepki hakkında önemli bilgiler tutar. Bir enfekte mikrop durumunda, gen ekspresyon verileri, patojen enfeksiyon ortama uyum sağlar ve konakçıya zarar ilgili klinik açıdan önemli bakış açıları sağlayacaktır. Son yirmi yılda, in vitro ve in vivo hem de gen ekspresyon çalışmaları veri büyük miktarda üretilen ve enfeksiyon biyoloji 1-3 anlamak için bir temel atılmıştır. Bununla birlikte, mikrodizi, RNAseq dahil olmak üzere mevcut profil teknolojileri, enfeksiyon sırasında patojen gen ekspresyonunun profil için optimal değildir. RNA, enfeksiyon oluşmuş doku örneklerinden izole edilmiş toplam RNA'nın ezici kısmı (genellikle>% 99) oluşturmaktadır barındırır. Konak RNA mikrodizinlerinde yüksek arka katkıda bulunur ve dizi RNAseq okur hakimdir. Enfekte dokudan Patojen hücre izolasyonu, teorik olarak patojen RNA için zenginleştirmek için yardımcı olabilir, ancak ek olarak teşkilal problemleri: enfekte doku büyük miktarlarda gerektirir; prosedür sıkıcı olabilir; ve daha da önemlisi, bu uzun bir süreç boyunca yerel durum ya da RNA'nın bütünlüğü muhafaza etmek zordur. Gerçek enfeksiyonları sırasında patojen gen ifadesi üzerinde daha kapsamlı ve doğru veri elde etmek amacıyla, biz karışık RNA nüfusta azınlık RNA türlerinin güvenilir ve uygun maliyetli kantifizasyonunu bir protokol geliştirmek için yola çıktı.
NanoString nCounter 4, 5. Bu platform QRT-PCR ile karşılaştırılabilir bir hassasiyet seviyesine sahip enzimatik amplifikasyonu gerektirmez dijital bar kodlu prob çiftleri kullanılarak gen ekspresyonunun doğrudan multiplekslenmiş ölçümü yapar yeni geliştirilmiş bir platformdur. Teknoloji genom çapında değil, her deneyde kadar 800 farklı genlerin saptanmasını sağlar. Bu nedenle, bu profil için problar olarak bilgilendirme genleri seçmek için çok önemlidir. Burada büyük bir uğultu çalışma profilleme gen ifadesini kullanmakÖrnek olarak invaziv enfeksiyon sırasında patojen, Candida albicans, göstermek için: 1) deneysel prosedürleri (protokol) Teknik ayrıntılar, 2) Bu yöntemin duyarlılığı, tekrarlanabilirlik ve dinamik aralık (temsilcisi sonuçları) ve 3) Önemli Bu protokol (tartışma) dayalı deney tasarlama ve gerçekleştirmek için dikkat edilmesi gereken noktalar. Bu protokol, kolayca çeşitli patojenler için adapte edilebilir ve başarılı bir şekilde enfeksiyon modellerinde 6-9 bir dizi tatbik edilmiştir.
Bu protokol nanoString nCounter platformu kullanarak mikropların bulaşmasını kopyalanma profilleme optimize etmek için geliştirilmiştir. Bütün prosedür, ifade verileri doku toplama, en az 48 saat gerektirir. Hands-on defa 12 örnek için yaklaşık 4 saat olduğunu. Bu protokolde Bir anahtar değişken ilk aşamada dokuya eklenen tampon RLT miktarıdır. Çok az bir tampon fenol kloroform ile ekstraksiyon adımından sonra, viskoz jellerin oluşmasına yol açabilir ve RNA geri kazanımı için herhangi bir sulu faz bırakabilir ise çok fazla tampon, Homojenat seyreltilmiş ve RNA konsantrasyonunu düşürmek için yol açacaktır. (Tipik boyutları varsayarak) fare dokuları için tampon RLT arasında deneysel olarak tespit uygun hacimleri: böbrek (1.2 mi), dil (1.0 mi) ve akciğer (2.0 mi). Özellikle bu ipliksi formda yetişen mikrobiyal patojenler için, boncuk yenerek adım tamamen hücresel içeriği serbest bırakmak için açık kalın hücre duvarını kırmaya yardımcı olur. Elüsyon adımında, sırayla nihai RNA artırmak içinkonsantrasyon, ilk turu eluatı sütuna geri eklenir ve ikinci kez Zehir olabilir. Yaklaşık 100 ug toplam doku RNA için tek bir RNeasy spin kolon (~ 2 mg / ml x 50 ul) elde edilebilir. RNA daha fazla miktarda gerekli ise, ikinci bir preparatif kalan doku homojenatı yapılabilir. RNA konsantrasyonu ölçülmüştür kadar sadece durumda, kalan homojenatın atmayın.
Enfeksiyon modeline bağlı olarak, inokulum büyüklüğü ve patojen suş, toplam doku RNA patojen RNA yüzdesi% 0 -2% arasında değişir ve genellikle% 0.05% -0.5 aralığında düşüyor. C arasında toplam doku RNA Örneğin, 10 ug albicans ile enfekte saf C 10 ng eşit ham sayıları yaratabilir böbrek bir videodan vitro kültüründen albicans RNA (10 ng / 10 ug =% 0.1). Toplam doku RNA patojen RNA yüzdesi geniş bir aralıkta değişir, çünkü bu pathoge miktarını bilmek zor olduğuToplam RNA'nın belirli bir miktarda n RNA. Israf karakterkümesi önlemek için tespit seviyesinin altında patojen RNA ile numuneler üzerinde (250 x 192 genleri reaksiyonları için, reaksiyon başına maliyeti yaklaşık 200 $), bir RNA kalite kontrol adımı, her numune içindeki patojen RNA seviyesini belirlemek için gerçekleştirilebilir. Bu S-RTPCR ya da birkaç temizlik genleri ihtiva eden küçük bir karakterkümesi biri ile yapılabilir.
Patojen genler kullanılarak Normalleştirme, farklı örnekleri arasında mukayese edilebilir ifade profillerinin önce kritik bir adımdır. Normalleştirilmesi için üç yaygın olarak kullanılan yöntem vardır. Karakterkümesi tüm genlerden 1. Kullanım toplam sayar. 2. Bir veya birkaç 'temizlik' genler. 3. geometrik ortalama (N, N sayının ürünün kök th) yüksek ölçüde sentezlenen genlerin. Büyük bir karakterkümesi (> 100 gen), iyi bir seçim olabilir normalleşmesi için toplam sayıları kullanarak, rastgele seçilen sondalar içeren için çünkü ilgisiz genlerin olabilir inanç çok sayıda toplam sayılarıTam RNA girdi miktarı yansıtmaktadır. Küçük bir karakterkümesi (hifal büyüme genleri birlikte düzenlenir eğiliminde olduğu göz önüne alındığında bu tür hifal büyümesi gibi) belirli bir süreç odaklı sondalar içeren (<100 genler), birini seçerek ya da birkaç temizlik genler için normalleşmesi için kontrol şarttır olarak. TDH3, bir sağlam ifade metabolik gen, birçok deneyler için bir kontrol de hizmet vermiştir. Üçüncü yöntem son derece ifade genlerden eşit katkılarından dolayı bir vurgu ile, yöntem 1 ve 2 bir melez.
NCounter platformu genom çapında olmamasına rağmen, bu, tek bir deneyde 800 genlerin için ifade seviyesi ölçümü sağlar. Bu nedenle, analiz etmek en bilgilendirici genlerin seçme profilleme başarısı için kritik öneme sahiptir. Prob seçmek için iki yaklaşım kullanılmaktadır. İlk yaklaşım "temelli bilgi" dir. Yayımlanmış ifade ve işlevsel verilerden Bilgi akımına potansiyel ilgi genleri için ekrana derlenmişBu çevresel tepki genlerinin 6-9 olarak çalışma. Bu yaklaşım, in vivo dolayısıyla veri yorumlama bağlamı sağlayan birçok mevcut veri setleri veri profilleme kolay karşılaştırılmasını sağlar. İkinci yaklaşım "tabanlı keşif" dir. Gibi transkripsiyon faktörlerini, kinaz veya hücre duvarı proteinlerinin belirten tüm genler gibi mikrop genomundaki genleri, kategorisi sondaları seçilmiştir. Bu yaklaşım, in vivo verileri 6 profilleme dayalı yeni virülans faktörleri ve yeni düzenleyici ilişkilerin keşif belirlenmesini sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma NIH hibe R21 DE023311 (APM), R56 AI111836 (APM & SGF), R01 AI054928 (SGF) ve R01 DE017088 (SGF) tarafından kısmen desteklenmiştir.
gentleMACS Dissociator | Miltenyl Biotec | 130-093-235 | |
gentelMACS M tube | Miltenyl Biotec | 130-093-236 | |
RNeasy Mini Kit | QIAGEN | 74104 | |
2-mercaptoethanol | Sigma | M-3148 | |
Phenol:ChCl3:IAA | Sigma | P-2069 | |
Zirconia beads | Biospec Products | 11079110zx | |
Mini-Beadbeater-16 | Biospec Products | 607 | |
nCounter Analysis system | nanoString Technologies | ||
nCounter Gene Expression Codesets | nanoString Technologies | ||
nSolver Analysis tool | nanoString Technologies |