2. Material und Methoden
2.5 RNAi-Technologie
2.4.5.3 Zeitraffer Videomikroskopie
Um die Migration von Tumorzellen in einer 3D Kollagen Matrix zu untersuchen, wurden die wandernden Zellen bei einer 100fachenVergrößerung im 4-Minuten-Intervall über 24h bis 48h aufgenommen (Leica-SP2 System).
Tab. 2.6: Verwendete doppelsträngige siRNAs
1)Fluoreszenzmarkierte siRNA. Fluorescein wurde an das 3`-Ende des sense-Strangs gekoppelt.
Für die Transfektionen wurden verschiedene Reagenzien verwendet (s.u.), es wurde unabhängig vom Transfektionsreagenz 15 h nach der Transfektion das Medium gewechselt. Nach drei bis fünf Tagen wurden die transfizierten Zellen geerntet. Die Expression des Ziel-Proteins wurde mittels Westernb lot-Analyse untersucht.
Transfektion mittels LipofectamineT M2000 (Invitrogen)
Die Zellen wurden einen Tag vor der Transfektion in einer Dichte von 20-30 % in 6-Well-Zellkulturschalen ausplattiert. Zur Durchführung der Transfektion wurden 200-360 pmol siRNA mit 250 µl serumfreiem Medium gemischt. In einem zweiten Ansatz wurden 5 µl -10 µl LipofectamineT M2000-Transfektionsreagenz mit 60 µl serumfreiem Medium gemischt. Die Ansätze wurden 10 min bei Raumtemperatur inkubiert und dann vereinigt.
Die so erhaltene Lösung wurde 25 min bei Raumtemperatur inkubiert und dann den Zellen zugesetzt.
Transfektion mittels OligofectamineT M (Invitrogen)
Die Zellen wurden einen Tag vor der Transfektion in einer Dichte von 20-30 % in 6-Well-Zellkulturschalen ausplattiert. Zur Durchführung der Transfektion wurden 300 pmol siRNA mit 160 µl serumfreiem Medium gemischt. In einem zweiten Ansatz wurden 15 µl OligofectamineT M-Transfektionsreagenz mit 60 µl serumfreiem Medium gemischt. Die Ansätze wurden 5 min bei Raumtemperatur inkubiert und dann vereinigt. Die so erhaltene Lösung wurde 20 min bei Raumtemperatur inkubiert und dann den Zellen zugesetzt.
Transfektion mittels RNAiFectT M (Qiagen)
Die Zellen wurden einen Tag vor der Transfektion in einer Dichte von 20-30 % in 6-Well-Zellkulturschalen ausplattiert. Zur Durchführung der Transfektion wurden 200-400 pmol
Name Gen Ziel-Sequenz sense-Strang
antisense-Strang EMMPRIN-1 humanes
EMMPRIN
ccg gtc aga gct aca cat tga
r(ggucagagc uacacauuga)dtdt r(ucaauguguagcucugacc)dgdg EMMPRIN-2 humanes
EMMPRIN
ccc acc cac cgc cac aat aaa
r(cacccaccgccacaauaaa)dtdt r(uuuauuguggcggugggug)dgdg MAPK1 humanes/murines
MAPK1
aat gct gac tcc aaa gct ctg
r(ugcugacuccaaagcucug)dtdt r(cagagcuuuggagucagca)dtdt
non-Silencing1)
--- aat tct ccg aac gtg tca cgt
r(uucuccgaacgugucacgu)dtdt r(acgugacacguucggagaa)dtdt
siRNA mit 80 µl serumfreiem Medium und 15-30 µl RNAiFectT M-Reagenz gemischt. Der Ansatz wurde 15 min bei Raumtemperatur inkubiert und dann den Zellen zugesetzt.
2.5.2 Quantifizierung der zellulären Aufnahme Fluorescein-markierter siRNA Auswertung mittels durchflusszytometrische r Analysen
Zur Kontrolle der Transfektionseffizienz bei siRNA transfizierten Zellen wurde die Aufnahme der Fluorescein- markierten siRNA in die Ze llen im Durchflusszytometer gemessen. Die Zellen wurden, wie unter 2.5.1. beschrieben mit Fluorescein- markierter siRNA transfiziert, als Negativ-Kontrolle wurden untransfizierte Zellen verwendet.
Für die durchflusszytometrische Analyse wurden die Zellen 4 h nach der Transfektion trypsiniert, in Medium aufgenommen und die Zellzahl mittels Neubauer-Zählkammer bestimmt. Zirka 1-5 x 105 Zellen wurden durch Zentrifugation (200 x g, 5 min) sedimentiert, der Überstand verworfen und das Sediment in 5 ml FACS-Puffer (PBS mit 5 % (v/v) FCS, 0,1 % (w/v) NaN3) auf Eis resuspendiert. Nach erneuter Zentrifugation wurde das Zellpellet in 500 µl PBS aufgenommen und in FACS-Röhrchen durch Sefar Nitex Nylongewebe (Sefar AG; Rüschlikon; CH) filtriert. Anschließend wurden 2,5 µl 7-Amino-Aktinomycin-Lösung (1 mg/ml 7-AAD in H2O; Sigma) zugegeben. Nur die Membran nicht vitaler Zellen ist für diesen DNA-Farbstoff durchlässig, so dass eine Unterscheidung zwischen lebenden und toten Zellen möglich ist. Nach 20-minütiger Inkubation erfolgte die Messung am Durchflusszytometer (BD FACScan) mit Hilfe der Software CellQuest Pro.
Auswertung am Fluoreszensmikroskop
Zur Kontrolle der Transfektionseffizienz am Fluoreszenmikroskop wurden die Zellen für die Transfektionen auf Chamber Slides (Typ: Sonic Seal Slide Wells, Nunc) ausgesät. Die Größe der Wells entspricht dem 24-Well-Format, entsprechend wurden die Transfektionsprotokolle angpasst und 1/5 der unter 2.4.1 angegebenen Volumina und Mengen verwendet.
Die transfizierten Zellen wurden 1 bis 4 h nach der Transfektion in den Kulturschalen zweimal mit PBS gewaschen, anschließend wurde der obere Teil des Kulturgefäßes abgebrochen und die Präparate mit Mowiol Mounting Medium (s. 2.8.2) eingedeckelt. Die Auswertung erfolgte am Durchlichtmikroskop mit Fluoreszenzkanal
(Leica Mikroskopie und Systeme GmbH, Wetzlar) mit dem Bilddokumentationsprogramm Applied Imaging ( Newcastle).
2.5.3 Herstellung von siRNA-Expressionsvektoren
Zur Herstellung der siRNA- Expressionsvektoren nach Brummelkamp [154] wurde der Vektor pSilencer 3.1-H1 puro (Ambion, Huntingon, UK) verwendet. Die im pSilencer-Vektor enthaltene siRNA-Expressionskassette (s. Abb. 2.1) besteht aus einem H1-Polymerase III Promotor, gefolgt von der genspezifischen siRNA-Sequenz, diese kann über die Restriktionsschnittstellen BamH I und Hind III in den Vektor eingesetzt werden.
Die genspezifische siRNA-Sequenz besteht aus einer 19 Nukleotide-lange n Sequenz (sense Strang), die homolog zur Zielsequenz ist und von einem 9 Nukloetide- langen Zwischens tück (Linker) vom reversen Komplementen derselben Sequenz (antisense Strang) getrennt wird. Das Terminationssignal besteht aus fünf aufeinander folgenden Thymidin-Nukleotiden. Das entstehende Transkript faltet sich auf sich selbst zurück, dadurch bildet sich eine kurze Haarnadelstruktur-RNA (short hairpin RNA = shRNA), die durch das DICER-Enzym zur funktionstüchtigen siRNA prozessiert wird.
Abb. 2.1: Schematischer Aufbau der siRNA-Expressionskasette im Vektor pSilencer 3.1-H1 und die Entstehung der Haarnadelstruktur-RNA.
Als Selektionsmarker für eukaryontische Zellen enthält der Vektor das Gen für die Puromycinresistenz.
RNA Pol III senseStrang Linker
BamH1 Hind III
H1-Promotor TTTTT3‘
AAAAA 5‘
senseStrang
antisenseStrang
5‘
3‘
antisenseStrang
RNA Pol III senseStrang Linker
BamH1 Hind III
H1-Promotor TTTTT3‘
AAAAA 5‘
senseStrang
antisenseStrang senseStrang
antisenseStrang
5‘
3‘
antisenseStrang
2.5.3.1 Herstellung der doppelsträngigen Oligonukleotide zur Klonierung in den Vektor pSilencer 3.1-H1 puro
Die Herstellung der EMMPRIN-spezifischen Sequenzabschnitte erfolgte durch die Hybridisierung zweier 64 Bp langer Oligonukleotide. Die Auswahl der hierfür geeigneten EMMPRIN spezifischen siRNA-Sequenz ergab sich aus den Ergebnissen der transienten Transfektionen mit den beiden siRNAs EMMPRIN-1 und EMMPRIN-2. Da sich die siRNA EMMPRIN-1 effizienter in der Expressionsreduktion erwies als EMMPRIN-2, wurde die Ziel-Sequenz der siRNA EMMPRIN-1 als genspezifische siRNA-Sequenz für die Herstellung des Vektors verwendet.
Verwendete Oligonukleotide
Die verwendeten Oligonukleotide wurden von der Firma Invitrogen im 200 nmol-Synthesemaßstab synthetisiert und mittels Polyacrylamid Gel Elektrophorese (PAGE) aufgereinigt. Die EMMPRIN-spezifische Sequenz ist in den Oligonukleotiden unterstrichen, die Linker-Sequenz ist grau dargestellt.
sense-Primer (Name: E15): gat ccg gtc aga gct aca cat tga ttc aag aga tca atg tgt agc tct gac cgg ttt ttt gga aa
antisense-Primer (Name: E16): agc ttt tcc aaa aaa ccg gtc aga gct aca cat tga tct ctt gaa tca atg tgt agc tct gac cg
Zur Hybridisierung der siRNA Oligonukleotide wurden jeweils 2 µl des sense- und des antisense-Primers (1 µg/µl) zu 46 µl 1 x DNA Annealing Solution (Ambion, Huntingon, UK) gegeben. Der Ansatz wurde 3 min bei 90°C inkubiert, auf 37°C gekühlt und 1 h bei 37°C inkubiert. Die bei der Hybridisierung entstehenden Überhänge dienen der Ligation in den mit BamH I und Hind III linearisierten Vektor pSilencer 3.1-H1 puro (Ambion, Huntingon, UK).
2.5.3.2 Klonierung des siRNA Inserts in den pSilencer 3.1-H1 puro Vektor
Für die Ligation wurden 1 µl des mit den Restriktionsenzymen BamH I und Hind III linearisierten Plasmids pSilencer 3.1-H1 puro (Ambion, Huntingon, UK) und 8 ng siRNA Insert (s. 2.5.3.1) eingesetzt. Die Ligation und die Vermehrung des Plasmids wurden wie unter 2.3.6 beschrieben durchgeführt. Das so hergestellte Plasmid wurde zur stabilen Transfektion von Zelllinien verwendet.