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如何让你的 SCI 文章 MIQE 起来3(上)

如何让你的 SCI 文章 MIQE 起来3(上) 广州市昊洋贸易有限公司
2023-11-03
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一、为什么一定要选择合适的内参基因


关于内参基因的选择很多初级的实验人员很少会去思考这个问题,因为摆在面前的基本上只有两种选择,β-actin 和 GAPDH,甚至在很多人长期的观念中对于内参基因的认知也仅仅停留在是一个表达量相对较高、较稳定的看家基因,是计算靶标基因相对表达量的一个重要参照而已,至于为什么要选这两种,还有没有其他合适的内参,大家的回答往往是 “我的师兄师姐就是这样用的,别的文献是这样写的,有问题吗?”或者这个问题直接把 ta 问懵了。

有问题吗?

有问题

小编:

要在这里大声的疾呼:“有,而且是很大的问题。”

当人们检测某个基因的表达降低或者升高得出结果以后,你并不知道是它本身的表达量发生变化,还是因为样本量大小,实验操作导致 RNA 的损耗,PCR assay 等其他原因导致的表达量变化,所以这时需要同时检测另外的基因作为参照,这些基因就被称为内参基因。

我们在前面的文章中反复提到内参基因,那么从科学严谨的角度来看,理想的内参有以下几个条件:

1、表达量较大;

2、稳定表达于不同类型的细胞和组织;

3、表达水平与细胞周期以及细胞是否活化无关;

4、不受任何内源性或外源性因素的影响;

5、不存在假基因,以避免基因组 DNA 的污染扩增。

以上是理想中的内参基因,让我们来一个一个看看常见的经典内参是不是真的称得上理想。




第一、β-actin/ACTB


β-actin 即 β 肌动蛋白,其 mRNA 表达数量高,是横纹肌肌纤维中的一种主要的蛋白成分,也是肌肉细丝及细胞骨架微丝的主要成分。在维持细胞结构、细胞内运动、细胞分裂等细胞生理活动方面发挥着重要的作用,该基因几乎在所有真核细胞中表达,广泛存在哺乳动物动物的组织与细胞内,因此被当做内参基因。

它是细胞的一种重要骨架蛋白,可分为六种异构体,其中四种是不同肌肉组织特异性的,包括 α-skeletal(骨骼)、α-cardiac(心)、α-smooth muscle actin(平滑肌)和 γ-smooth muscle actin(平滑肌),其余两种广泛分布于各种组织中,包括 β- actin 和 γ-non-muscle actin。这些不同的亚型组织分布是不一样的,存在于组织分布特异性,比如在肌肉和脂肪组织中的 beta-actin 分布就很少,心肌主要是 α-cardiac muscle actin。显而易见,如果研究模型是心肌或者是骨骼,β-actin 作为内参显然就不合适。有研究表明,当细胞向恶性转化时,β-actin 的 mRNA 的表达水平增加,很明显这也符合肿瘤细胞易增殖、迁移的特性。另外 β-actin 也是为数不多的几个要注意假基因污染的内参。随着对 β-actin 研究的深入,过去常被认为是表达稳定,表达量高的 β 肌动蛋白实际上并不那么稳定,包括一些肝组织的内脏组织中的 β-actin 也不是内参的佳选择。所以并不是所有的组织都适合以 β-actin 作为内参基因。



第二、GAPDH



Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 甘油醛 -3- 磷酸脱氢酶,GAPDH 是其缩写,是经典的糖酵解反应中的一个关键酶,几乎在所有组织细胞中高表达,;GAPDH 基因有高度保守的序列且表达量几乎不变,故长期以来该基因被广泛用作 qPCR 的内参基因。


它是细胞代谢途径中不可或缺的一个基因,但也正是因为其在糖酵解中扮演不可忽视的角色,导致了其被在牵涉到该代谢过程的所有内源和外源因素影响是极其明显的,比如,典型的细胞分裂时期的细胞,在不同细胞周期中 GAPDH 的表达呈显著性变化,因为同样原因,迅速分裂增殖的肿瘤细胞样本也是很难用 GAPDH 作为恒定表达内参来使用,还有在相关外源因素 (例如低氧、胰岛素、地塞米松、丝裂原、表皮生长因子等 )刺激下,GAPDH 的 mRNA 表达水平也不同,这使得 GAPDH 在某些实验中还不如 β-actin 的表现稳定。




第三、18S rRNA / 28S rRNA


由于 rRNA 是由一种不同于 mRNA 合成的 RNA 聚合酶所合成。因此 rRNA 合成的调节独立于 mRNA,在影响 mRNA 表达的各种条件下,各种 rRNA 水平很少发生变化,在肿瘤样本中,用 rRNA 作为内参也许是一个不错的选择。

但是 rRNA 同时也存在着诸多问题, rRNA 转录易受到各种生物因素和药物的影响,比如在有丝分裂期间,28S、18S rRNA 明显减少或不表达;另外 rRNA 不含 poly(A) 尾,在以 oligo(dT) 为引物的 cDNA 合成中不能被逆转录,所以建议在反转录的过程中除用 oligo(dT) 引物外,还要用 18S 作为反向引物。另外当对已纯化 mRNA 中的目标基因进行定量时,rRNA 由于在纯化过程中会被去除一部分而不能用于标准化。但综合起来,在样本量少,样本质量略低等特殊情况,用 rRNA 作为内参,效果可能会优于 β-actin 和 GAPDH。




现在,问题就非常明确了,过去我们曾非常依赖的几大“著名”内参基因或多或少甚至在特定条件下存在着致命的缺陷,比如说肿瘤分子生物学的研究,似乎无法使用任何一种常规内参了,这该如何去解决呢?下面小编在这里将例举21种常用内参,并结合一些研究报道选择其中一些进行分析。


有研究学者对67例肝组织研究, 发现 UBC(泛素)和 HMBS(胆色素原脱氨酶)对于肝组织的表达分析是佳选择。在白血病、正常、恶性肿瘤中比较 β-actin、β2-MG 和 PBGD (胆色素原脱氨酶),发现 β2-MG 合适作为内参。PRKG1 和 TBP 是适合于在B和T细胞及其肿瘤中控制 RNA 的质量和产量。



综上所述


当我们进一步对不同种类的内参基因进行内参筛选和研究的时候就会发现,内参世界比我们想象的要更为复杂,当我们所研究的对象从原核到真核,从细胞到组织,从正常到恶化病变,所有改变的条件对于内参的选择就是一次筛选,现实并不存在一种适合所有条件和样本类型的万能内参,正如我们前面的文章中介绍的那样,选择至少≥3个内参取几何平均值再做归一化,从理论上讲更科学、更能减小误差。

所以,不同的内参基因在不同的实验条件都有成为合适内参的潜能。在一组给定的标本或实验条件中, 平行测定多个内参的表达量有助于发现和减小系统误差。

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在此希望能够有更多的科研人能够在实验前就已经认识到内参基因的重要性,并提前规避可能因为内参选择不当而导致后期实验数据没有意义的情况发生。


未完待续


敬请关注“如何让你的 SCI 文章 MIQE 起来”系列文章,教会您如何在 MIQE 的指导下开展 qPCR(RT-PCR)实验,获得可靠的实验结果。


 下期预告:

《如何为 RT-PCR 实验选择合适的内参基因(中)》,小编手把手教大家选择适合自己实验的内参基因,敬请期待~




1、MIQE qPCR & dPCR How to apply the MIQE Guidelines,5th Edition

2、关于PCR内参基因选择, http://www.biotnt.com/news/news_418.html

3、原博士带你做检验《一次性解决你的内参基因选择障碍》

* BIO-RAD是BIO-RAD LABORATORIES, INC. 在特定区域的商标。

* 本产品仅用于科研用途,不用于临床诊断。

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