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(1)

1

ン miRNA

100ng Total RNA

網羅的miRNA 現

p.2 ン miRNA 製品紹

p.19 RNA 抽出 品質確認

p.29 分解 RNA miRNA ン へ

影響 FFPE ン

p.44 mRNA miRNA 統合解析

(2)

miRNA

定義: 内在的 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)

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)

(3)

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

(4)

ン miRNA 特長

1日半 miRNA

100ng total RNA

small RNA 濃縮 精製

miRBase 録さ い mature miRNA 選択的検出

高い配列選択性 選択性

実現 8

高感度: 検出感度 0.1 αmol

幅広い

 実験 信頼性向

繰 返し

(5)

Page 5

ン 化

手間 少 い け く い 得 こ !!

Point1 :

Total RNA

→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

(6)

化 必要 試薬 ッ

Complete Labeling Reagent and Hyb kit

totalRNA中 miRNA ョン

必要 試薬 Complete Kit し 提供

1 ッ :24

(7)

Page 7

RNA 抽出

Complete Labeling Reagent and Hyb kit miRNA Spike-in kit

簡単

高感度 ン

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

totalRNA中 化さ miRNA 全量

ョンへ

調整済

高品質洗浄

全自動数値化 Spike-in 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 ョン 提供

(8)

http://www.mirbase.org/

miRBase 録 基 い 設計

miRBase 更新 伴

(9)

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

mature

miRNA 選択的 検出

(10)

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 miRNA ョン 程度

(11)

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

MicroRNA

Spike-In

P/N 5190-1934

Page 11

version2.2 1.7

(12)

QC Report

miRNA Spike-in 測定結果 確認

Feature Extraction v10.7

最新 ョン

3 Levels of Metrics

(13)

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 比較

定量PCR 高い相関

Breast-normal Breast-normal

乳腺正常組織 miRNA Self vs. self plot

高い再現性 広い ッ ン

(14)

BioTechniques 48:219-222 (March 2010) doi 10.2144/000113367

DigitalGeneExpression RT-PCR

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

(15)

miRNA 現在 製品 ン ッ

15K

Page 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

(16)

miRBase ッ 以外 生物

eArray 作成可能

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 新規

■ 8x15K以外 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

(17)

ン miRNA

調製法 び品質確認 い

Page 17

(18)

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

(19)

Page 19

+遺伝子

+miRNA

ン し

PCR

+遺伝子

+miRNA

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

(20)

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

(21)

Page 21 Page 21

Total RNA Quality Check

UV-Vis 純度確認

•測定波長: 230nm, 260nm, 280nm

A

260

total RNA concentration

1 = 40 ng/ul (RNA)

•Criteria: A 260 /A 280 = 1.8 ~ 2.0 λMax

260nm

安定し

置 あ

230nm

谷 あ

(22)

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

(23)

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

(24)

Direct miRNA extraction (HEK 293 Cells)

using Ambion “mirVana“ Kit and RNA 6000nano

Small RNA 濃縮し

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

(25)

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

(26)

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 必要

Total RNA 熱 的 分解し RNA 6000kit 使 Integrity (RIN) 測

定後 Small RNA kit 分析 行 RIN6以 昇し

miRNA/small RNA量 過剰 見積 危険

RNA6000kit

RIN値

Small RNA kit

Electropherogram

(27)

分解 進 Total RNA

miRNA

熱 分解 mRNA miRNAへ 影響

RNase 分解 mRNA miRNAへ 影響

FFPE ン 分析

Page 27

(28)

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

(29)

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

1ul

RNA分解度

感度 50-200 pg/uL

(30)

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

(31)

RNA熱分解 遺伝子 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

(32)

RNA熱分解 miRNA 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

(33)

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 RNA 熱分解 対し 比較的安定

miRNA RNase 分解 対し 比較的安定

(34)

同一臨床検体 凍結処理 Fresh Frozen

固定 ン包埋 FFPE 処理 比較

実験

標準

(35)

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 Total RNA 分解さ

(36)

同一 ン 凍結処理 Fresh Frozen

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

(37)

大腸 け miRNA

Fresh Frozen FFPE 比較

Fresh Frozen FFPE

Page 37

FFPE 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

(38)

miRNA mRNA 統合解析例

(39)

Gene Expression + miRNA 分

• 仮説:着目し い 遺伝子 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

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

miRNA

機能調節 Agilent miRNA

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

(40)

miRNA 解析

変動 miRNA

 実験:比較 条件 設定 成熟 miRNA 現量変化

 解析:網羅的 miRNA

→ 現差 miRNA 抽出

(or 配列一致) miRNA 確認

→ 標的 遺伝子群 予測

ッ 遺伝子群 確認

→ ン ッ さ 遺伝子 ッ

同定

 特異的 制御 行 い miRNA 絞 込

miRNA + Gene Expression 組 合わ 解析

(41)

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

(42)

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)

(43)

Long survivor 高 現 miRNA

Long survivor

Short surv iv or

10miRNA

Page 43

Long survivor

Short surv iv or

全miRNA Long survivor

miRNA

(44)

GX 確認:miRNA-cluster01

EML1遺伝子

• EML1

miRNA 集中し い

(45)

GX 確認:miRNA-cluster02

EVL遺伝子

• EVL 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

(46)

miRNA ッ 予測

• miRNA 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

(47)

GX11 Target Scan ッ 遺伝子 予測

10miRNAs 1035Genes 予測さ

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

(48)

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 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 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.

(49)

ッ 遺伝子 内訳

• System Development以 GO 解析

miRNA 現制御 遺伝子 予測

Page 49

(50)

mRNA 解析- GSE16237

• :Affymetrix HGU-133 Plus2

• Short survival < 36month (N=6)

• Long survival > 36month(N=6)

GEO(Gene Expression Omnibus)

(51)

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

(52)

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

(53)

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 高く

Page 53

(54)

癌関連9遺伝子

Biomarker

(55)

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

Page 55

(56)

hsa-miR-539 >>> RRM2

miRNA mRNA 合わ 用い こ

索や機能解析 行う遺伝子 絞 込 可能

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