2018年5月5日
福尔马林固定石蜡包埋的标本是人类疾病分子生物标志物的重要来源。本文介绍一种基于实验室的cDNA文库构建方案,该方案最初针对新鲜冷冻RNA设计,并已优化用于分析储存时间长达35年的组织中存档的微小RNA(microRNA)。
构建cDNA文库的总体目标是实现对保存在福尔马林固定石蜡包埋组织中的小RNA进行成功测序。该方法对于分析福尔马林固定石蜡包埋样本非常有用。您可以从最多18个样本中提取RNA,分析所有这些样本的内容,并获得所有样本中全部微小RNA的表达谱。
开始实验方案时,向18份预先分装好的FFPERNA样品中每份加入8.5微升预先配制好的连接反应主混合液。轻轻弹击离心管,短暂离心两秒。离心后,将离心管置于冰上保存。
使用三微升移液器将每种接头各一微升转移至含有 RNA 和连接主混合液的相应 FFPERNA 样品中。不要反复吹打,且在不同 FFPERNA 样品之间需更换吸头。盖紧每个管子,轻轻弹动以混匀,并离心两秒钟。
将离心管置于冰上。将离心管放入90摄氏度的加热块中孵育1分钟以使反应变性,然后立即放回冰上。接着,使用3微升移液器将1微升稀释后的连接酶转移至18个RNA样品中的每一个样品中。
将连接反应置于冰上,然后放入4摄氏度的冷室中,4℃过夜孵育18小时。将离心管置于加热块上,在90摄氏度加热1分钟以终止连接反应,随后放回冰上冷却至少2分钟。向每个离心管中加入1.2 µL的沉淀预混液。
加入 63 µL 的 100% 乙醇。盖紧各管,轻轻弹动试管以混匀,然后离心两秒钟。将试管置于冰上。
将全部18个管中的内容物合并至一个1.5毫升硅化管中,轻轻颠倒混匀三次。离心2秒后,置于冰上60分钟以沉淀。沉淀完成后,对含有混合连接产物的1.5毫升管进行离心。
接下来,使用1毫升移液枪头吸走上清液,但底部需留少量液体。倾斜离心管,用20微升移液枪吸除剩余的上清液。再用带有10微升枪头的巴氏移液管通过真空抽吸除去上清液,然后通过轻弹离心管,将RNA沉淀重悬于20微升无RNase的水中。
加入 20 微升 PAA 上样缓冲液以重悬 RNA。轻弹离心管,于室温下离心 2 秒,然后将离心管置于冰上。将凝胶装置中先前配制的 0.5 XTBE 更换为新鲜的 0.5 XTBE,并将重悬产物、分子量标记物以及连接后的 RNase 加样至凝胶中央,两侧各留两个空孔。
然后运行凝胶电泳。电泳结束后,通过移除其中一块玻璃板来卸下15% PAGE凝胶。将留在玻璃板上的凝胶用10 µL荧光染料溶液和25 mL 0.5× TBE轻轻喷洒,置于黑暗处静置5分钟。
将带有凝胶的玻璃板置于蓝光透射仪上,使用尺子对齐19个核苷酸和24个核苷酸的大小标记,以准确定位连接的小RNA片段并进行切胶。随后,切下目标凝胶区域,并将切下的凝胶置于专用于破碎凝胶片的0.5毫升离心管中,再将该管牢固地插入1.5毫升硅化微量离心管内。
在室温下,以16,000 ×g离心凝胶3分钟。用300微升400毫摩尔氯化钠溶液重悬碎片化凝胶。盖紧管盖,并用石蜡膜密封。
将内容置于4 °C冷室中,以1100 rpm在恒温混匀仪上振荡过夜孵育。次日,从恒温混匀仪中取出离心管,使用1 mL移液器将溶液转移至插入1.5 mL硅化无RNase收集管中的5 µm滤膜管。在室温下以2300 ×g离心3分钟。
弃去滤管,向含有滤液的收集管中加入 950 微升 100% 乙醇,倒置混匀。离心 2 秒,将管置于冰上 60 分钟。然后沉淀 RNA 粒状物。
接下来,打开管盖,用1 mL移液器小心吸除上清液,底部留少量液体。使用20 µL移液器将剩余的上清液完全吸除,注意不要触碰沉淀。倾斜离心管,使残留的液体移至沉淀的对侧。
使用巴斯德移液管吸除上清液,并用真空泵干燥沉淀。将RNA沉淀重悬于5.6 µL无RNase的水中。将逆转录试剂在冰上解冻15分钟。
加入3微升5X缓冲液、4.2微升10X脱氧核苷三磷酸(dioxynucleotide triphosphate,DNTPs)和1.5微升二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)以建立反转录反应体系。轻轻弹击离心管以混匀反应液,离心2秒使溶液沉降至管底。将反应体系置于90摄氏度金属浴中精确加热30秒后,立即转移至50摄氏度恒温混匀仪中孵育2分钟,以平衡温度。
将0.75 µL逆转录酶直接加入溶液中。轻轻振荡混匀,立即将离心管放回50 °C的恒温混匀仪中反应30分钟。30分钟后,将离心管转移至95 °C的加热块中加热1分钟,以终止逆转录反应。
向逆转录反应中直接加入95微升无RNase的水。轻轻弹击离心管以混匀,然后立即置于冰上孵育2分钟。配制初步PCR反应体系,并在热循环仪上设置两个PCR循环。
在热循环仪上设置预实验PCR反应并启动程序一。程序一结束后,使用20微升移液器将12微升预实验PCR反应产物转移至含有3微升5X凝胶上样缓冲液的1.5毫升微量离心管中。通过上下吹打混匀。
并标记为10个循环。关闭试点PCR管,然后在热循环仪上启动程序二。程序二结束后,使用20微升移液器将12微升溶液转移至含有3微升5X凝胶上样染料的1.5毫升微量离心管中,并标记为12个循环。
重复上述步骤,从第14、16、18和20个PCR循环的预实验PCR反应中分别收集12微升PCR产物。然后向每个12微升的PCR等分试样中加入3微升5X凝胶上样染料,同时向含有3微升分子量标记物和9微升无RNase水的20碱基对分子量标记物中也加入3微升5X染料。将样品在含有0.5 XTBE的琼脂糖凝胶上电泳后,置于紫外灯箱中观察凝胶,以确定最佳PCR循环数。
然后为琼脂糖凝胶文库纯化设置大规模PCR反应。PCR扩增后,从每个PCR管中转移九微升至六个含有三微升5X上样缓冲液的1.5毫升微量离心管中。制备一个20个核苷酸的DNA标记物。
将DNA分子量标记、阴性PCR对照以及六个PCR产物上样至琼脂糖凝胶中,在120伏电压下电泳运行30分钟。在紫外成像仪中观察各泳道PCR扩增产物的均一性,并拍照记录。将三管PCR反应产物合并至两支1.5毫升硅化微量离心管中,每管加入27微升5摩尔/升氯化钠溶液和950微升100%乙醇。
将试管倒置混匀,于20摄氏度放置过夜,以沉淀PCR产物。根据该方案,确定了两份新鲜冷冻肿瘤RNA与其相应的特异性FFPE RNA样本之间的微小RNA(micro RNA)表达相关性。配对的新鲜冷冻样本与FFPE样本的微小RNA对比图显示,cDNA文库制备具有良好的可重复性,因为在不同处理方式制备的样本中检测到的微小RNA之间具有高度相关性。
为了确定优化的cDNA文库制备方案是否适用于且可重复地用于年代日益久远的FFPE样本,获取了分别存档18、20、22、27、30和35年的FFPE组织的微小RNA表达谱。无论样本的保存年限或文库制备周次如何,其相关系数均保持在0.96以上。因此,优化后的cDNA文库制备方案为FFPE样本的可重复性分析提供了一种可靠的工具,不受其存档时间的影响。
因此,在观看本视频后,您应能够充分掌握如何制备小RNA文库,并获得所有珍贵的福尔马林固定及石蜡包埋样本的完整微小RNA表达谱。
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本文介绍了一种cDNA文库构建方案,专为分析来自福尔马林固定石蜡包埋组织的存档微小RNA(microRNA)而优化。该方法可从储存时间长达35年的样本中提取并测序小RNA。
存档的FFPE组织是肿瘤学及其他治疗领域中具有重要价值但尚未充分利用的资源,可用于回顾性生物标志物的发现。本方案能够从储存数十年的样本中可靠地进行microRNA谱型分析,支持早期发现阶段的靶点验证和机制性风险降低。通过从降解的RNA中生成可重复的NGS文库,有助于更可靠地识别与疾病风险相关的早期分子改变。
该方法适用于从假设驱动的靶点验证到临床前生物标志物评估的整个发现流程,尤其适用于利用历史临床样本开展的研究。