1
ン miRNA
100ng Total RNA
網羅的miRNA 現 ン
p.2 ン miRNA 製品紹
p.19 ン RNA 抽出 品質確認
p.29 分解 進 RNA miRNA 現 ン へ
影響 FFPE ン 含
p.44 mRNA miRNA 統合解析
miRNA 現
定義: 内在的 現 22塩基前後 non-coding RNA
• 相補的 配列 ッ mRNA 転写後 遺伝子
現 調節 抑制的 制御
約30 遺伝子 miRNA 調節 け い
予想
miRBase Release 16 September 2010)
総 録数 前駆体 15,172, Human mature miRNA 1,223
ワ ン ン 成果 新規
miRNA 同定 続い い
Cancer Genomics: Small RNAs with big impacts from Nature 435: 745-746 (9 June 2005)
miRNA ン 手法 比較
Page 3
既知 miRNA 網羅的 検出し 迅速 現差
解析 行い い
→ 最適!
nature methods | VOL.7 NO.9 | SEPTEMBER 2010 | 687-692
ン miRNA 特長
ン 化
1日半 miRNA 得
100ng total RNA 化
small RNA 濃縮 精製 要
miRBase 録さ い mature miRNA 選択的検出
高い配列選択性 選択性
ッ 実現 8 ッ ッ
高感度: 検出感度 0.1 αmol
幅広い ッ ン : 桁
実験 信頼性向
繰 返し
Page 5
ン 化
手間 少 い け く い 得 こ !!
Point1 :
Total RNA 化
→small RNA精製 濃縮 要
Point2 :
逆転写 増幅無し
→内在性 miRNA 末端
蛍光色素 結合さ け
化 必要 試薬 ッ
Complete Labeling Reagent and Hyb kit
totalRNA中 miRNA 化 ョン
必要 試薬 Complete Kit し 提供
1 ッ :24 分
Page 7
RNA 抽出
Complete Labeling Reagent and Hyb kit miRNA Spike-in kit
ン 簡単
高感度 ン 化
totalRNA 必要量 100 ng
化 ョン 洗浄
ン 数値化 解析
約 4 時間 20 時間 10 分+ α 8 分/
全自動化
ン ッ
totalRNA中 ン 化さ miRNA 全量
ョンへ
調整済
高品質洗浄 ッ
¥
ン
全自動数値化 Spike-in ッ 使 QC
自動作成
GeneSpring 統合解析 定量PCR Mx
ョン Absolutely
RNA,miRNA 抽出 ッ
mRNA miRNA 両方 含
高純度Total RNA 精製
RNA抽出 解析 ュ ョン 提供
http://www.mirbase.org/
miRBase 録 基 い 設計
miRBase 更新 伴 時 ッ
Page 9
独自 ン 選択性
前駆体 区 し Mature miRNA 選択的検出
独自 足付 ン付
ン mature
miRNA 選択的 検出
miRNA Sequence #NT hsa-let-7a ugagguaguagguuguauaguu 22 hsa-let-7b ugagguaguagguugugugguu 22 hsa-let-7c ugagguaguagguuguaugguu 22 hsa-let-7d agagguaguagguugcauagu 21 hsa-let-7e ugagguaggagguuguauagu 21 hsa-let-7f ugagguaguagauuguauaguu 22 hsa-let-7g ugagguaguaguuuguacagu 21 hsa-let-7i ugagguaguaguuugugcugu 21
独自 ン 配列選択性
相同性 高いmiRNA同士 く区 し 検出
各miRNA ッ し 他 miRNA ョン 程度
実験 信頼性向
ン miRNA 用 Spike-in ッ
• 化用 Spike-in Mix
化+ 実験 手くい 評価
• 用 Spike-in Mix
実験 手くい 評価
Total RNA
Labeling Spike-In
Mix 搭載済
化産物 Hyb Spike-In Mix
化
MicroRNA
Spike-In
ッ
P/N 5190-1934
Page 11
version2.2 1.7
QC Report
miRNA Spike-in 測定結果 確認
Feature Extraction v10.7 ッ
最新 ョン
3 Levels of Metrics
Page 13
ン miRNA 特徴
Testes/Thymus Brain/Breast
Placenta/SkM Heart/Liver
y=-0.175-0.822x, R=-0.968
y=-0.276-0.972x, R=-0.951 y=-0.038-0.982x, R=-0.984
y=-0.073-0.962x, R=-0.972 qPCR CtA-CtB
Arrayslog2A-log2B
種類 組織 い 60 miRNA
現比 定量PCR ン 比較
定量PCR 高い相関
Breast-normal Breast-normal
乳腺正常組織 miRNA 現 Self vs. self plot
高い再現性 広い ッ ン
BioTechniques 48:219-222 (March 2010) doi 10.2144/000113367
DigitalGeneExpression RT-PCR 相
関 高い ン
DGE RT-PCR 相関
各社 RT-
PCR/DGE 相関
他社1
Agilent
他社2
qPCR log ratio DGE log ratio
ン miRNA 特徴
miRNA 現在 製品 ン ッ
ッ
15KPage 15 Page 15
miRBase 録 あ ッ 以外 生物 eArray 作成可能!
miRBase
ョン 16.0 15.0 14.0 12.0 10.1 9.1
miRBase mature
miRNA数 1223 1100 904 866 733 470
Coming Soon 8×60K予定
8×15K Rel.14.0 (029297)
8×15K Rel.12.0 (021827)
8×15K Rel.10.1 (019118)
8×15K Rel.9.1 (016436) miRBase mature
miRNA数 1055 717 710 627 579
Coming Soon
8×15K Rel.15.0 (029152)
8×15K Rel.14.0 (029298)
8×15K Rel.12.0
(21828)
8×15K Rel.10.1 (019119) miRBase mature
miRNA数 680 387 388 350 351
Coming Soon
8×15K Rel.15.0 (029200)
8×15K Rel.10.1 (019159)
Human
Mouse
Rat
miRBase 録 あ ッ 以外 生物
eArray 作成可能
こ
現在 いこ
miRBase16.0以前 録さ い mature miRNA 対し
ン ン済 選択し 搭載
●
● miRBase16.0以前 録さ い 全 生物 miRNA 対
応 一 混在さ
■ miRNA 用 新規 ン
■ 8x15K以外 ッ 選択
注意
全 生物 対し ン こ 出来
弊社提供 化 3’端 OH基 持 いmiRNA 植物
化 こ 出来
ン miRNA 用 ン
調製法 び品質確認 い
Page 17
推奨 total RNA 抽出法
2010年12 現在 け 推奨RNA抽出法
-Agilent Absolutely RNA miRNA Kit (400814)
-Invitrogen TRIZOL Reagent (15596-026)
-Qiagen miRNeasy Mini kit (217004)
-Applied Biosystem mirVana miRNA Isolation kit (AM1560)
※必 small RNA 含 う 抽出法 用し さい
※Total RNA 抽出 使用し
small RNA 濃縮 精製 行わ い さい
※抽出方法 変わ 影響 え
1 同一 抽出方法 使用し さい
Page 19
+遺伝子 現
+miRNA
ン し
PCR ン し
+遺伝子 現
+miRNA 現
共通し ン 使用可能
抽出さ 高純度RNA
+ mRNA, miRNA
含 高純度Total RNA 精
製可能 ッ
+ 組織 細胞 出 材料
使 簡単 迅速
Absolutely RNA® miRNA Kit 400814 50 preps
Absolutely RNA miRNA Kit
Month ##, 200X
Quantitation of 5 miRNAs in human fetal liver total RNA purified using our Absolutely miRNA isolation kit
0.00E+00 1.00E+07 2.00E+07 3.00E+07 4.00E+07 5.00E+07 6.00E+07 7.00E+07
let-7a let-7b let-7c let-7d let-7i
copy no.
GAPDH and Lamin C quantitaion in human fetal liver RNA
0 1 2 3 4 5 6 7
GAPDH Lamin C
ng
5種類 miRNA
定量
PCR 測定
2種類 mRNA
定量
PCR 測定
Absolutely RNA miRNA Kit
抽出さ Total RNA 様々 現量 miRNA 含
Page 21 Page 21
Total RNA Quality Check
UV-Vis 純度確認
•測定波長: 230nm, 260nm, 280nm
A
260total RNA concentration
1 = 40 ng/ul (RNA)
•Criteria: A 260 /A 280 = 1.8 ~ 2.0 λMax
260nm あ
ン
安定し
置 あ
230nm
谷 あ
RIN = RNA Integrity Number
Total RNA Quality Check 電気泳動
Bio Analyzer RNA6000 Nano kit
miRNA ン あ RNA6000 Nano Kit
使 Total RNA 分解具合 こ 推奨
Page 23 Page 23
Degradation
Intact
RIN: 1 RIN: 2 RIN: 3 RIN: 4 RIN: 5
RIN: 6 RIN: 7 RIN: 8 RIN: 9 RIN: 10
Total RNA Quality Check
Total RNA 分解 RIN
Direct miRNA extraction (HEK 293 Cells)
using Ambion “mirVana“ Kit and RNA 6000nano
Small RNA 濃縮し ン
RNA 6000 nano
kit 泳動
(no Lower Marker used)
RNA 6000nano kit small RNA fraction 分析 可能 あ 分離能
十分 い
Small RNA kit Total RNA しく purified sample中
200nt以 領域 Characterization 開 さ し
Page 25 Page 25
RNA6000nano ッ Small RNA ッ 比較
Small RNA RegionmiRNA Region
Lower Marker
Small RNA Region
tRNA 18s 28s
RIN:
Lower Marker 8.1
RNA 6000Nano kit
Small RNA Kit
RNA 6000Nano
Size range: 25-6000nt
Results: Integrity, Total RNA amount, gDNA contamination
NEW!Small RNA Size range: 6-150nt
Results: miRNA amount, Ratio and amount of other Small RNA
5s 5.8s
Total RNA 分解具合 影響
電気泳動 small RNA 分解物 定 こ い
RNA QC し Total RNA 分解具合 ッ 必要 あ
Total RNA 熱 段 的 分解し RNA 6000kit 使 Integrity (RIN) 測
定後 Small RNA kit 分析 行 RIN6以 ン ン 昇し
miRNA/small RNA量 過剰 見積 危険 あ
RNA6000kit
RIN値
Small RNA kit
Electropherogram
分解 進 Total RNA
miRNA 現 ン
熱 分解 mRNA miRNAへ 影響
RNase 分解 mRNA miRNAへ 影響
ン FFPE ン 分析
Page 27
60℃ 熱 一定時間 け こ 人為的 RNA 分解
Sample : STRATAGENE MVP Total RNA
Human MDA-MB-453 Cells, Catalog Number : 540093
Heat Treatment: 60 °C , X hr
RNA concentration: 250ng/uL
Volume : 9uL
heating time
(hour)
RNA Integrity Number
(RIN)
0 9.7
3 7.6
4 6.7
6 4.1
12 2.2
Page 29
RNA分解 指標
RNA Integrity Number (RIN)
RNA6000 Chip
Agilent 2100 Bioanalyzer
0 5 10 15 20 25 30 35 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 [s]
0 10 20 30 40 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65[s]
0 10 20 30 40 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65[s]
0 5 10 15 20 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65[s]
0 2 4 6 8 10 12 14 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 [s]
0 2 4 6 8 10 12 14 [FU]
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 [s]
RNA Ladder RIN = 9.7
RIN = 7.6 RIN = 6.7
RIN = 4.1 RIN = 2.3
わ 1ul 量
RNA分解度 定
感度 50-200 pg/uL
Technical replicates 再現性 良好
Gene Expression
n = 41,000
miRNA Expression
n = 470
RIN 9.7 RIN 9.7
RIN 4.1 RIN 4.1
RIN 2.3 RIN 2.3
RIN 9.7
RIN 9.7
RIN 4.1 RIN 4.1
RIN 2.3 RIN 2.3
RNA熱分解 遺伝子 現 え 影響
n = 41,000
RIN 9.7
RIN 7.6
RIN 9.7
RIN 6.7
RIN 9.7
RIN 4.1
RIN 9.7
RIN 2.3
Page 31
RNA熱分解 miRNA 現 え 影響
n = 470
RIN 9.7
RIN 7.6
RIN 9.7
RIN 6.7
RIN 9.7
RIN 4.1
RIN 9.7
RIN 2.3
Page 33
RNA degradation by heating
the number of genes which signal intensity
changed by degradation
% of all human genes (n = 41,000)
the number of miRNAs which signal intensity
changed by degradation
% of all human miRNAs (n = 470)
RIN 9.7 vs. RIN 7.6 290 0.7 0 0.0
RIN 9.7 vs. RIN 6.7 2,175 5.3 0 0.0
RIN 9.7 vs. RIN 4.1 9,400 22.9 0 0.0
RIN 9.7 vs. RIN 2.1 23,384 57.0 2 0.4
Welch T-test, p-value < 0.05, FDR Fold Change above 2
miRNA 現 RNA 熱分解 対し 比較的安定
miRNA 現 RNase 分解 対し 比較的安定
同一臨床検体 凍結処理 Fresh Frozen ン
固定 ン包埋 FFPE 処理 比較
実験
ン
標準
ン固定 ン包埋 FFPE 処理 RNA
分解度 測定
同一臨床検体 Fresh Frozen FFPE 比較
Page 35
FFPE ン Total RNA 分解さ い
同一 ン 凍結処理 Fresh Frozen ン
固定 ン包埋 FFPE 処理 miRNA
ン 比較
Fresh Frozen normal colon Fresh Frozen tumor colon
FFPEnormal colon FFPEtumor colon
分解 進 FFPE ン 凍結 ン 同等 得
大腸 け miRNA 現
Fresh Frozen FFPE ン 比較
Fresh Frozen FFPE
Page 37
FFPE ン 癌 統計的 意差 現変動 miRNA
検出 可能 あ
corrected p-value 0.05, at least 2 fold change
miRNA mRNA 統合解析例
Gene Expression + miRNA 分 こ
• 仮説:着目し い 遺伝子 現 亢進 (Up-regulation) や抑
制 (Down-regulation) 主 原因 short non-coding
RNA (i.e. miRNA) 制御 あ
標的 mRNA 3’-UTR へ 結合
状 miRNA (e.g., miR-17-92)
多数 vs. 特異的 miRNA (e.g., miR-122)
対立 概念
miRNA Decoy (e.g., miR-328)
Decoy for miRNAs (e.g., PTENP1)
Page 39
ッ miRNA
機能調節 Agilent miRNA 評 価
Nucleic Acids Res. 2009 Apr;37(5):1672-81.
Functional links between clustered microRNAs: suppression of cell- cycle inhibitors by microRNA
clusters in gastric cancer. Kim YK et al. 引用
Cell. 2010 Mar 5;140(5):612-4. Nature 2010 June
miRNA 解析
変動 miRNA ン
実験:比較 条件 設定 成熟 miRNA 現量変化 得
解析:網羅的 miRNA 現
→ ン → 現差 miRNA 抽出
→ 状 (or 配列一致) miRNA う 確認
→ 標的 ッ 遺伝子群 予測
→ ッ 遺伝子群 現 確認
→ ン ッ さ 遺伝子 ッ ン や
同定
特異的 制御 行 い miRNA 絞 込
miRNA + Gene Expression 組 合わ 解析
miRNA + mRNA 統合解析例
統合解析例: ュ 数十検体
• GSE 16444 (Agilent Human miRNA Array Ver.2)
• GSE 16237 (Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array)
Page 41
Agilent GeneSpring GX11 (GX11)
GX11: 現解析
ン 搭載
GX 活用し 統合解析
miRNA ッ 遺伝子 予測
GX 組 込 TargetScan機能 活用
GX11
copy # track expression entity
miRNA 解析- GSE16444
• :Agilent miRNA microarray ver.2
• Short survival < 36 month (N=17)
• Long survival > 36 month (N=14)
GEO(Gene Expression Omnibus) 得Long survivor 高 現 miRNA
Long survivor
Short surv iv or
10miRNA
Page 43
Long survivor
Short surv iv or
全miRNA ッ Long survivor 現
miRNA ッ
GX 確認:miRNA-cluster01
EML1遺伝子
• EML1 流
miRNA 集中し い
GX 確認:miRNA-cluster02
EVL遺伝子
• EVL ン ン中
miRNA 集中し い
miRNA EVL遺伝子が同じプロモーター
転写制御さ い 可能性を示唆
Page 45
miRNA ッ 予測
• miRNA ッ し い mRNA 予測し 関連し い
mRNA 機能情報等 検索
• GeneSpringGX MIT 開 し TargetScan
利用し RNA ッ 予測
GX11 Target Scan ッ 遺伝子 予測
• 10miRNAs 1035Genes 予測さ
タ ッ 候補遺伝子
抽出、Entity List作成
複数 miRNA タ ッ 候補遺伝子を一括 検索
多く Gene 予測さ 場合 、ス ア値 高いタ
ッ 候補遺伝子を抽出す こ も可能
Page 47
補足 Web TargetScan 利用 場合
http://www.targetscan.or
g/
1. miRNA-mRNA 結合領域 既知 モ ルにあ ま 8mer 7mer-m8 7mer-1A
2. miRNA-mRNA結合領域外 配列相補性
3. miRNA-mRNA予測結合領域 30塩基 流 流 A U 有無
4. miRNA-mRNA予測結合領域 UTR末端 距離
Targt 予測
PicTar, TargetBoost, MiRanda, miRBase, etc.
ッ 遺伝子 内訳
• System Development以 GO 解析
miRNA 現制御 遺伝子 予測
Page 49
mRNA 解析- GSE16237
• :Affymetrix HGU-133 Plus2
• Short survival < 36month (N=6)
• Long survival > 36month(N=6)
GEO(Gene Expression Omnibus) 得Long Survivor 現 mRNA 抽出
• Filter on Expression level > 20%ile 1out of 20
• Fold change >< 2fold
• Unpaired t-test FDR < 0.05
• Long survivor<2fold
• 842 probes
Long survivor
Short surv iv or
Page 51
miRNA解析結果 mRNA解析結果 比較
Long survivor高
現miRNA
ッ 遺伝子
Long
survivor
現mRNA
Long survivor 現し い miRNA
抑制さ 予測さ 33 probes
異 ッ
GX11 簡単 一緒 解析可能
GO ACCESSION GO Term p-value corrected p- value
Count in Selection
GO:0005622 intracellular 0.00359 0.473832 11
GO:0044424 intracellular part 0.001902 0.473832 11 GO:0043227 membrane-bounded organelle 0.002255 0.473832 8 GO:0003676 nucleic acid binding 1.01E-04 0.311792 8 GO:0043231 intracellular membrane-bounded
organelle 0.002251 0.473832 8
GO:0003723 RNA binding 0.003695 0.473832 5
GO:0006807 nitrogen compound metabolic process 0.005944 0.482217 2 GO:0006139 nucleobase, nucleoside, nucleotide and
nucleic acid metabolic process 0.002495 0.473832 2
GO:0048770 pigment granule 0.006687 0.482217 2
GO:0042470 melanosome 0.006687 0.482217 2
GO:0032301 MutSalpha complex 0.00265 0.473832 1
GO:0032300 mismatch repair complex 0.006613 0.482217 1 GO:0032143 single thymine insertion binding 0.00265 0.473832 1 GO:0032142 single guanine insertion binding 0.003973 0.473832 1 GO:0032139 dinucleotide insertion or deletion binding 0.005294 0.482217 1
GO Analysis DNA結合 RNA結合関連 遺伝子 Short
survivor 現 高く い
Page 53
癌関連9遺伝子
Biomarker
RRM2 ン Nervous system tumor
治療薬 し PhaseII臨床試験中
回 ッ ッ し hsa-miR-539 抑制し 癌 効く う
Page 55