轻松简单释放FFPE样品中的生物信息[选购宝典]

【字体: 时间:2008年04月08日 来源:Qiagen

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  世界上大约有数十亿份组织样品保存在医院或者组织样品库中,绝大多数是使用福尔马林固定石蜡包埋的方法处理(Formalin-Fixed and Parrffin-Embedded,FFPE)的样品。数量巨大的样品蕴含着无限的科学研究的机会同时也是研究者们很棘手的研究对象。从样品中如何获得生物信息是至关重要的步骤

    据专家估计,这世界上大约有数十亿份组织样品保存在医院或者组织样品库中。其中绝大多数,是使用福尔马林固定石蜡包埋的方法处理(Formalin-Fixed and Parrffin-Embedded,FFPE)的样品。由于方便操作而自发明以来的上百年间在临床和科研领域广泛应用。数量巨大的样品蕴含着无限的科学研究的机会同时也是研究者们很棘手的研究对象。从样品中如何获得生物信息是至关重要的步骤,这一步,不能比喻为难于登天,也至少是有相当的难度。

    科学家们还需要面对的现实是,从获取组织样品到使用FFPE方法保存的各个步骤,到目前为止都没有一整套完整标准化的操作方法。这对于解剖学来讲不是问题,而对于其内保存的生物分子来讲,可就没那么乐观了。样品在进入福尔马林浸泡之前就开始发生降解。另外最大的问题来自于分子的交连。在福尔马林渗透时候产生的交联可能令即便是提取长于100-200个bp的DNA分子的工作都变得困难,无论是DNA还是RNA分子都会在被固定之前就发生酶修饰或者降解。其下游的PCR结果可能直接受到影响。另外在组织局部缺血或者血栓发生的过程中,生化环境发生剧烈变化,磷酸酶在细胞内工作发生异常,令赖氨酸失去磷酸集团,蛋白的翻译后修饰状态被改变了。这会影响对于蛋白质分子研究,一些蛋白分析的结果变得无法解释。

    和使用液氮的快速固定的方法相比,如果你的工作目标是核酸,那么也许化学固定组织的方法过程太慢确实会造成核酸分子的损伤,但如果工作目标是蛋白分子,情况也许不同。因为冻存的组织的解冻过程,会发生蛋白的断裂和变性,如同组织缺血的现象一样,蛋白会产生变化。除了建议将样品处理过程从获取到固定的时间等细节进行标准化设定并执行,很多科学家也明白,如果标准化的核酸和蛋白提取方法均匀一致并且值得信赖,其显示的信息反之可以表明样品的FFPE处理前的保存状况。很多公司和技术开发者正在这个领域努力,开发了很多帮助核酸恢复的产品和技术,期望获得这些数量巨大的存档样品的内涵信息。

    福尔马林和石蜡包埋样品中获得他们携带的生物信息,或者简单的说:从FFPE样品中提取获得生物分子包括DNA, RNA和蛋白质,为科学家们打开通往疾病研究路途上一个藏有更多数据的宝库大门。打开这个大门的钥匙也许正是这些帮助我们更轻松的获得FFPE样品中各种生物分子的试剂盒。

    QIAGEN作为市场和技术的领导者,当然在此领域敢为人先。并且在最近两年的时间里,推出了一系列试剂盒,QIAGEN提供的样品处理技术能够化学性恢复分子交联和修饰。在提取过程中对核酸进行保护,例如DNA分子。还能够根据样品情况处理全基因组扩增或者获得较难获得的小RNA分子。也给蛋白质研究者提供新型试剂盒专用于FFPE样品处理。

    从FFPE样品中获得DNA QIAGEN 提供
QIAamp® DNA FFPE Tissue Kit试剂盒使用二甲苯脱腊和蛋白酶K处理步骤,之后90摄氏度温度孵育可以帮助恢复交联的损伤有效释放DNA分子,通过具有浓缩功能的离心柱回收同时浓缩DNA。无需有机试剂提取或乙醇沉淀步骤,彻底去除下游污染物和反应抑制子。DNA产量持久稳定。操作步骤简单而可靠,是获得存档样品中DNA或者DNA病毒的最佳工作拍档。

    如果需要从有限的样品,例如不可再得到的珍贵样品,中获得无限的基因组DNA,可以使用QIAGEN的
REPLI-g® FFPE Kit。从FFPE样品中使用全基因组扩增(WGA)技术直接获得无限量的DNA,终产物总量无需定量确定,产量重现性高。适合长期储存的长期标准DNA。这个产品使用了超高保真的Phi29酶,温和的模板处理方法,保证均匀无误差的扩增。

图1. REPLI-g FFPE Kit: 经固定的癌症组织仍可获得可靠的微卫星分析结果。
一份保存三年半的FFPE癌症组织DNA,针对某个微卫星位点分析。在常规分析(上方图片)与REPLI-g 扩增扩增前(下方图片)的对比。无论从组织直接获得DNA还是经过 REPLI-g FFPE扩增获得DNA,获得了相同的结果。图片由 Hartmut Schmidt, Gerhard Domagk Institute for Pathology, Münster, Germany 提供。

    大量病理FFPE样品与肿瘤组织相关,而肿瘤研究中一个重要分支是甲基化研究,
EpiTect Bisulfite Kit 可以帮助你。上游配合使用QIAamp FFPE DNA Kit得FFPE 样品中的DNA后使用这个产品。经优化实验程序可以处理起始量为1 ng -2 μg 的DNA,优化的上柱步骤和缓冲液,只需要按照说明书设定热循环步骤。在6小时内可以完成 99%的非甲基化的胞嘧啶的转化和之后的净化回收并浓缩。独特的DNA保护缓冲液可以最大程度上减少DNA降解和甲基化处理后DNA片段化对下游分析的技术压力。

    如果你的工作目标是FFPE样品中的总RNA,那么使用RNeasy FFPE Kit就可以快速获得目标核酸。首先,试剂盒使用经过优化的裂解液加入蛋白酶K并裂解样品, 15分钟裂解组织后需要在80摄氏度温浴,裂解液的配方配合温度处理从而特别适合恢复福尔马林造成的RNA分子核酸交联。基因组DNA由试剂盒中的基因组DNA去除柱去掉,由于这个过程不需要使用DNase 酶进行基因组DNA消化,从而节省时间,并且无需另外步骤去除DNase 酶,减少RNA纯化的损失。RNA则通过下一步RNeasy MinElute 离心柱得到浓缩,可获得14-30µl 洗脱体积范围的较高浓度的终产物,特别适合下游应用。获得的RNA不会持续降解,可在70分钟之内快速获得RNA。获得的RNA适合下游多种应用,例如RT-PCR, Northen 印迹。RNA样品可使用qPCR 进行品质鉴定,以判断样品中获得的这些RNA的品质是否足以进行更严苛的下游分析例如芯片分析。

    同样的,如果需要从从FFPE样品中同时获得总RNA和microRNA miRNeasy FFPE Kit 可以帮助你做到。这个产品能够从FFPE样品中同时获得总RNA和 miRNA。创新性的恢复福尔马林造成的交联,无需使用DNase酶而使用gDNA去除柱过柱去除基因组DNA。小RNA的恢复质量可以参考下图所示的效果。

图2。RNeasy FFPE Kit: 从一份六个月龄的福尔马林固定大鼠肝脏样品中纯化的RNA,与另外供应商R的产品相比,经过 Agilent® 2100 bioanalyzer 鉴定结果。 箭头所示表明只有使用RNeasy FFPE Kit才能恢复样品中的小RNA部分。

    蛋白质组学研究经常涉及到研究正常或疾病组织中蛋白表达的差异,目的在于发现疾病标记物以便用于后期治疗。但是,细胞样本一般不能反映疾病的真实情况,临床组织样本(如活组织切片)往往可以反映疾病相关蛋白的真实表达水平。交联反应可以有效地保持细胞形态,但是会造成蛋白的难溶。从而不能进行蛋白质组学研究.

    有效提取全长蛋白的工作,由QIAGEN为研究者提供两个选择。
Qproteome FFPE Tissue Kit
Qproteome 2D FFPE Tissue Kit 。此二产品提取的蛋白都可以进行定量分析,例如分子标记物的定量分析 (肿瘤组织与正常组织对比)。获得的蛋白可以用于Western 印迹和蛋白液相芯片分析,无需额外试剂和昂贵仪器,以上两种试剂盒的最大特点是抽提试剂成分中不含去污剂。

    起始样本量少,一次制备只需要25 mm2 -2-3×100 mm2染色与非染色的组织标本均可有效抽提全长蛋白、膜蛋白以及翻译后修饰蛋白,抽提效率与冻存组织相当。FFPE组织首先要用二甲苯脱蜡,样本加入试剂盒提供的优化抽提试剂分别在0℃&100℃下进行孵育(这两个温度可以逆转福尔马林交联,同时释放蛋白质分子),使蛋白质从交联状态中释放出来。离心收集上清即为蛋白,可直接用于多种下游实验。蛋白得率高,足够进行各种下游操作,可以直接用于western blot,2DE,1D PAGE & LC-MS/MS,Direct MS, Protein array, ELISA等分析。
而Qproteome 2D FFPE Tissue Kit 在操作至离心收集蛋白上清步骤后,需要将蛋白上清转移到一个新的Ep管中,加入试剂盒提供的FFPE Solvent Set
特别的优化配方有机溶剂组合,然后离心收集蛋白沉淀,将蛋白沉淀直接溶解于2DE 上样液中(试剂盒中未提供)可直接用于双向电泳分析特别适合于2D 双相电泳前样品准备。

下面给大家列表小结QIAGEN各种产品的应用。

研究目标分子 QIAGEN 试剂盒 适合应用
DNA QIAamp FFPE Tissue Kit* Genotyping
Cloning
PCR, real-time PCR
REPLI-g FFPE Kit Genotyping
Comparative Genome Hybridization (CGH)
PCR, real-time PCR
EpiTect Bisulfite Kit * Methylation-specific PCR
Sequencing/Pyrosequencing®
Multiplex PCR, real-time PCR
RNA RNeasy FFPE Kit* RT-PCR
Microarray
real-time RT-PCR
miRNeasy FFPE Kit RT-PCR
Microarray
Real-time RT-PCR
蛋白质 Qproteome FFPE Tissue Kit Mass
Western
FFPE tissue 2D PAGE Kit Western
2D
Protein Array
LC-MS/MS

* 试剂盒可以使用全自动小型仪器 QIAcube实现自动化操作。更多信息请参见www.qiagen.com/qiacube

    好吧,那么让我们如同从神灯中放出精灵一样,轻松简单地,释放你FFPE样品中的生物信息吧。

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