このエントリーではレーザーマイクロダイセクション(LMD)により得られた微小な組織からのRNA抽出について説明します。ここで紹介しているプロトコールはLMDのサンプルだけでなく、細胞量の少ないサンプルからのRNA抽出全般に適応可能です。なお、本プロトコールでは、QIAGEN RNeasy Micro Kitを使用しています。

QIAGEN RNeasy Micro Kitを用いたLMDサンプルからのRNA抽出

キットが届いたら、すぐに箱を開けて、スピンカラムを低温室のデシケーターに入れること。
また、DNase 1がキットの箱とは別に、低温に保たれて送られてくるので、到着次第、4℃で保存する。


<用意するもの>
2-Mercaptoethanol
フィルター付きティップ (RNase-free)
100 % EtOH
80 % EtOH (RNase-free)
70 % EtOH (RNase-free)

<準備等>
使用する分のBuffer RLTを別容器に分注し、2-MEを100分の1量加える。
2-MEを加えたRLTはR.T.で一ヶ月間は安定。

溶解のステップはRNA抽出のなかでも特に重要なポイントのひとつである。
細胞を十分に破砕し、RNAを可溶化しなくてならない。

抽出操作は、全て室温でおこなうこと。

1回のLMDサンプリング=1枚のスライドグラスから得られる細胞数は数百〜1,000程度と考えられる。よって、より多くのRNAを得るためには複数回のサンプリングが必要である。Buffer RLT中に溶解したサンプルは- 80 ℃で安定であるから、必要な細胞数が集まるまで、ストックしておける。

80 % EtOHの調整
50 mL のガラス製メスシリンダーをDEPCなどでRNase-free化しておく。
そのメスシリンダーを用いて、24 mLの100 % EtOHを6 mLのRNase-free water (キットに附属)に加える。

Buffer PREの調整
Buffer PREに4倍量の100 % EtOHを加える。

DNase 1の調整
キット附属のDNase1 に550 uLのRNase-free water (キットに付属)を加える。バイアルを開ける時はこぼさないように注意。混ぜる時はボルテックスを使わずに、インバートで。
溶かしたら、分注して-20 ℃で保存 (最長で9ヶ月間安定)。融解・再凍結は避け、一度溶かしたら、4℃で保存。(一ヶ月は安定)

Poly-A RNA stockの調整
キット付属のpoly-A RNAに1 mLのRNase-free waterを加える。分注して-20 ℃で保存。溶かしたRNAは一回で使い切ること。
stockの濃度は310 ng/uLであり、使用する時はまずBuffer RLTで100倍希釈する。その後、1.3 uL (4 ng)をサンプルへ加える。


LMDサンプルからのRNA抽出

・0.5 mL PCRチューブ(eppendolf)のフタに、2-ME添加済みのBuffer RLTを40 uL入れて、顕微鏡にセット。
・Buffer RLTに沈殿が生じていないか確かめる。沈殿があった場合は、温めて溶かす。
・LMDで組織を切り出す (以前のエントリーを参照)


<RNAの抽出>
氷を用意しておく

1. 4 ng のpoly-A RNAを加えたら、30 secボルテックスする。
carrier は標準プロトコールで20 ng
LMDのように一回のサンプリングでは、十分な量が確保できない場合は、ここで-80 ℃で保存。サンプルが必要量そろったら、解凍してまとめる。

2. Lysateと同量の70 % EtOHを加え、ピペッティングでよく混ぜる。

3. スピンカラムに2 mLのコレクションチューブを装着し、カラムにlysateをのせる。

4. フタをしてR.T. 12,000 rpmで、15 sec遠心。フロースルーを捨てる。コレクションチューブを再びカラムに装着する。

5. 350 uLのBuffer RW1をスピンカラムにのせ、フタを閉めてR.T. 12,000 rpmで15 sec遠心。フロースルーを捨てる。

6. DNase1 ストック10 uLをBuffer RDD 70 uLに加え、優しくピペッティング。
DNase 1は物理的刺激に弱いので、ボルテックスは厳禁。

7. DNase1溶液をカラムのメンブレンに直接アプライし、R.T.で15 minおく。

8. Buffer RW1を350 uLカラムにアプライし、遠心。フロースルーをコレクションチューブごと捨てる。

9. カラムに新しい2 mLコレクションチューブを装着し、Buffer RPEを500 uLアプライする。フタを閉めて、遠心→フロースルーを捨てる。

10. 500 uLの80 % EtOHをカラムにアプライし、フタを閉めたらR.T. 12,000 rpmで2 min遠心。フロースルーをコレクションチューブごと捨てる。

11. カラムを新しいコレクションチューブにセットする。カラムのフタを外した状態で遠心。(R.T. 14,000 rpmで5 min )
カラムのキャップを遠心力から守るために、キャップをローターの回転方向の逆向きになるようにセットする。フロースルーをコレクションチューブごと捨てる。

12. カラムを1.5 mLコレクションチューブ(キットに付属)にセットして、RNase-free waterを12 uLアプライする。

13. カラムのフタを閉めて、30 sec インキュベート。その後、R.T. 14,000 rpmで1 min遠心。

14. これをもう1度繰り返す。

15. 逆転写反応へ。
精製したRNAは、そのまますぐに逆転写反応に持ち込むこと。
freeze-thawは絶対に避ける。

<抽出したRNAの定量>

Bioanalyzer等を用いて定量。
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レーザーマイクロダイセクションのプロトコール、その2です。
薄切切片の調整が終わったら、ダイセクションに移ります。ここではLeica MicrosystemsのAS LMDを使用しています。


事前に、LMDの顕微鏡周辺を70 %エタノールやRNase-offを使ってきれいにしておく。
特に、ステージとPCRチューブラックは入念に。

ダイセクションの際に用意するもの

0.5 mL PCRチューブ (Eppendorf)
QIAGEN Buffer RLT (使う前に2-メルカプトエタノールを1 %になるように入れておくこと)
マイクロピペット
フィルター付きチップ(RNase-free)
RNase-OFF
DEPC水
ペーパータオル
薄切サンプル

Laser Microdissectionの手順

① LMDシステムの立ち上げ(明視野の場合)

1. レーザーのスイッチon(鍵を12時の位置まで回す)

2. 顕微鏡コントロールボックスのスイッチon

3. PCモニタ電源on

4. PC起動

5. ソフトウェア (Leica Laser Microdissection)起動

薄切切片とPCRチューブのセット

1. Unloadをクリックし、ステージが手前に出てくるまで待つ。

2. スライドグラスをセット。組織が下向きになるようにする。

3. PCRチューブトレーを外して、PCRチューブをセットする。

4. PCRチューブのキャップに回収バッファー(Buffer RLT)を必要量入れる。

5. PCRチューブトレーを顕微鏡にセットして、Continueをクリック。

6. PCRチューブをモニタから選択する

②レーザーのキャリブレーション
1. エルゴコントローラーのボタンを使って、使用する対物レンズを選ぶ。
(高倍率の方がレーザーの密度が高くなり、その結果レーザーの出力を小さくできる)

2. サンプルが無い部分のフォイルがモニタに映っているようにステージを動かし、焦点を会わせる。

3. LaserのメニューからCalibrateを選択。

4. ポップアップのYesをクリック

5. 視野の右上に刻まれた十字とマウスのポインタの十字を重ねたら、クリック。

6. 同様に、左上、右下の十字をクリック。

7. OKをクリック。

注)対物レンズの倍率を変更したら、その度にキャリブレーションを行うこと。

試し切り(セッティング)

1. 切片の中でいらない部分をモニタに映し出す。

2. カッティングモードを選択する(Line、Circle、Rectのいずれかをクリック)。

3. マウスをドラッグしながら、切りとる部分を選択。

4. Cut ShapeのメニューからStart Cutをクリック。自動的に切り出しが始まる。


③レーザーの調整

試し切りできれいにカットできなかったときは、レーザーの出力(Laser Power)や、カットする速度(Speed)、カットラインの太さ(Line Thickness)、offset (レーザーの焦点)を調整する。

1. LaserメニューからControlを選択。

・Power : レーザーの出力を調整。(大きいほど良く切れるが、組織へのダメージも大きくなる)
・Speed : 切り出しの速度を調整。(遅いほど良く切れる)
・Specimen Balance : 切り終わりのときにレーザー出力を制御 (基本的には0でよい)

2. 設定を変更したら、Applyをクリック。

Line Thicknessの調整は後述。

offset(レーザーの焦点)の調節法
1. LaserメニューからControlを選択。
2. offsetの数値を変えて、applyをクリック。
3. Lineモードを選択し、組織の不要な部分を切ってみる。
4. きれいに切れるまで、offsetの数値を変えていく。
5. offsetの値が決まったら、OKをクリック。
offsetの数値が1だけ変わっても切れ方が大きく変化する場合があるので、こまめに調整すること。
設定の保存
切り出しの設定が決まったら、設定を保存する。
FlieメニューのSave Application Configurationから保存する。
(一度保存した設定は、使用頻度にもよるが2週間は有効)

保存した条件の読み出し
Restore Application Configurationから、保存した設定を選択し、開く。


④サンプルの切り出し
1. Lineまたは、Cirlce、Rectを選択し、マウスをドラッグしながら切り出す部分を囲む。
2. Start Cutをクリック。

切り出した切片の確認
1. Collectorをクリック。
2. バッファーの水面に焦点を合わせる。
3. 切り出した組織片を探す。

オーバービューの作製
1. Option→Settengs→Specimen Overviewを選択。
2. Create Specimen Overviewをクリック。
3. エルゴコントローラーでスキャン範囲の左上と右下、対物レンズを選択。(4xから試す)
4. Scanをクリック。

オーバービューからの操作
黄色の枠内をダブルクリック。
枠の色が緑になったら、目的の場所に枠を移動させ、ダブルクリックによって選択する。
ステージがその枠内に移動する。
マウスのホイールをまわすと拡大・縮小ができる。

オーバービュー画像の保存
Specimen OverviewのSave Overview Imageをクリック。

<その他>

カットラインの幅を変更する
Option→Settings→Cut Line AttributesのLine Thicknessから変更できる。
切り出しの精度は、同じくCut Line AttributesのLine Compressionから変更できる。
(1か2でほとんどの場合は対応できる。)

スケールバーの表示
View→Scale Barを選択。

長さの計測
Lengthをクリックし、始点から終点までマウスをドラッグする。



カッティングにおける原則

・カットラインの太さ(Line Thickness)は、対物レンズが高倍率になるほど細くすること。

・対物レンズが高倍率になるほど、レーザーの密度が高くなるので、レーザーパワーを下げたり、切るスピードを上げることができる。

・必ずしもカットラインの太さ(Line Thickness)を太くすれば切れやすくなるわけではない。カットラインの太さよりも、レーザーパワーの大小の方が、切れやすさにより影響する。

・高倍率にするほど、また切り取る面積が小さくなるほど、lineをより外側に設定するとよい。

・弱いレーザーパワーで同じ軌跡を何度もトレースするよりは、レーザーパワーを強めにして一発で切り取る方が、結果としてサンプルのダメージが小さい。


(参考) 標準的なセッティング例

x 20対物レンズでのセッティング
有効な最小切り出し面積(Rectモードで) 1,000 um2程度
最大切り出し面積(Lineモードで)80,000 um2程度
Laser Power 85~95
Line Thickness 1~2
Speed 3~5
offset 30前後
Specimen Balance 0

x 6.3対物レンズでのセッティング
有効な最小切り出し面積(Rectで) 5,000~6,000 um2程度
Laser Power 60~65
Line Thickness 1 or 2 (2を推奨)
Speed 1 or 2

x 10対物レンズでのセッティング
有効な最小切り出し面積(Rectで) 2,000 um2程度
Laser Power 60~65
Line Thickness 1 or 2 (1を推奨)
Speed 1 or 2
Specimen Balance 15程度

x 20対物レンズでのセッティング
有効な最小切り出し面積(Rectモードで) 1,000 um2程度
最大切り出し面積(Lineモードで)70,000 um2程度
Laser Power 85~95
Line Thickness 1~2
Speed 3~4
offset 30前後
Specimen Balance 20程度

x 40対物レンズでのセッティング
有効な最小切り出し面積(Rectで) 500 um2程度
Laser Power 80~95
Line Thickness 1~2
Speed 2~7
Specimen Balance

compression(カットラインの軌跡に関する情報量の圧縮率)は全ての対物レンズで1を選択しているが、x 40 以上で小さく切り出すときは0にする。
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このエントリーでは、レーザーマイクロダイセクションによる組織凍結切片の切り出しとRNA抽出のプロトコールをご紹介します。
本プロトコールのレーザーマイクロダイセクションでは、Leica MicrosystemsのAS LMD、また、RNA抽出にはQIAGEN RNeasy Micro Kitの使用を前提にしていますが、他のシステムでも適宜最適化することで適用可能と思われます。

未固定凍結標本の作製
・取り出した新鮮な組織をPBS-で洗い、O.C.T.コンパウンドで包埋。
・液体窒素で冷やしたイソペンタン中で凍結(イソペンタンがなければ、そのまま、液体窒素で凍結する)。
・ - 80度で保存。


未固定凍結標本の薄切と染色


準備

・染色ビンとスライドラック、LMD用フォイル付きスライドを180 ℃, 8 hr乾熱滅菌し、RNase-free化する。

・クライオスタットをRNase-free化する
1. RNase-OFF (Takara)をスプレーし、キムワイプでまんべんなく塗り広げる。
2. DEPC水をペーパータオルに含ませて、よく拭く。
刃と筆もRNase-free化しておく。
15 mLチューブにRNase-OFFを入れ、そこでブレードをソークする。次にDEPC水で2回すすぐ。

凍結サンプルを薄切する20~60 min前に、クライオスタット庫内に入れて、薄切時の庫内温度と凍結サンプルの温度を合わせておく。

乾熱によりRNase-freeにした染色バットへ固定液(EtOH : CH3COOH (19:1))、0.05 %トルイジンブルー、DEPC water (x3)それぞれを入れて、氷冷しておく。


クライオモールドから慎重に切片を取り外し、マウントする。
ポイント① 力が過度にかかると、OCTの内部に亀裂が入り、薄切したときに切片がちぎれてしまう。モールド越しに指で少し暖めると外れやすくなる。

ポイント② サンプルをクライオスタットにマウントする時は、少し左側にサンプルを付けると、切片をたくさんスライドグラスに貼れる。

ポイント③ マウントするときに、少しOCTをサンプルの手前側につけると、はけで切片を引っ張るときに便利である。→ つまみになる。

フォイル付きスライドグラスをクライオ庫内に入れて冷やす。

8 umの厚さで薄切する。

薄切したら、フォイルの面に切片を貼り付ける。貼り付けたら、裏側から指を当てて、4~5 sec待つ。これにより指の熱で、しっかりとフィルムに切片を付着する(ラテックスグローブ越しに微かに熱を加えるだけなので、RNAの分解は心配しなくてよい)。

EtOH : CH3COOH (19:1)で2.5 min固定。
クライオ庫内で固定液に入れ、それから染色バットをon ice。

DEPC waterで1 min洗浄(漬けておく)。on ice

0.05 %トルイジンブルーに15 sec漬けて、染色。

DEPC waterで30 sec洗浄。on ice

もう一度、別のDEPC waterで30 sec洗浄。on ice

水気を切って、LMDへ。
(ラックにスライドグラスをセットし、空の染色バットにいれて持ち運ぶとよい)
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