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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Molekularbiologie
und stellt ein neues Verfahren und ein Reagens zur Konservierung
und zum Schutz des Ribonukleinsäuregehalts
(RNA-Gehalts) von Gewebe- oder Zellproben vor Degeneration vor der RNA-Isolierung
bereit.
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Intakte
RNA hoher Qualität
zu gewinnen ist der erste und oft der wichtigste Schritt bei der
Durchführung
vieler molekularbiologischer Grundlagenexperimente. Intakte RNA
ist für
die quantitative und qualitative Analyse der RNA-Expression durch
Northern-Blot-Hybridisierung, Nukleaseschutztests und RT-PCR erforderlich.
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Es
gibt zahlreiche veröffentlichte
Berichte, die Verfahren zur Isolierung intakter RNA aus frischen
(oder schockgefrorenen) Zellen oder Geweben beschreiben. Bei den
meisten dieser Techniken erfolgt ein rascher Zellzerstörungsschritt,
bei dem das Gewebe in einer ein Chaotropikum (z.B. Guanidinium-
oder Lithiumsalz) enthaltenden starken Proteindenaturierungslösung dispergiert
wird. Diese rasche Zerstörung
der Zellmembranen und die Deaktivierung endogener Ribonuklease ist
wichtig, um eine Degeneration der RNA zu verhindern.
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Für den Erhalt
qualitativ hochwertiger RNA ist es notwendig, dass die Aktivität der bei
der Zelllyse freigesetzten RNase auf ein Minimum reduziert und eine
RNA-Degeneration
aus anderen Quellen verhindert wird. Dies erfolgt normalerweise
durch Verwendung von Isolierungsverfahren, die Gewebe zerstören und
gleichzeitig RNase deaktivieren bzw. inhibieren. Bei Proben mit
geringem Gehalt an endogener Ribonuklease werden in den Isolierungsprotokollen
für gewöhnlich Extraktionspuffer,
die Detergenzien zur Löslichmachung
von Membranen enthalten, sowie Inhibitoren der RNase, z.B. Plazentaribonukleaseinhibitor
oder Vanadylribonukleosidkomplexe verwendet. Die RNA-Isolierung
aus schwierigeren Proben, z.B. intakten Geweben oder Zellen mit
hohem Gehalt an endogener Ribonuklease, erfordert einen aggressiveren
Ansatz. In diesem Fall werden das Gewebe oder die Zellen in einem
starken Proteindenaturierungsmittel (für gewöhnlich Guanidiniumisothiocyanat)
rasch homogenisiert, um Nukleasen irreversibel zu deaktivieren und
die Zellmembranen löslich
zu machen. Kann eine Gewebeprobe nicht sofort homogenisiert werden,
muss sie durch Eintauchen in flüssigen
Stickstoff rasch gefro ren und bei –80°C gelagert werden. Auf diese
Weise eingefrorene Proben dürfen
vor der RNA-Isolierung auf keinen Fall mehr aufgetaut werden, da
die RNA ansonsten durch die RNase, die während der beim Einfrieren erfolgenden
Zelllyse freigesetzt wird, rasch degeneriert wird. Das Gewebe muss
in einen Pool aus flüssigem Stickstoff
eingetaucht und mittels Mörser
und Stößel zu einem
feinen Pulver gemahlen werden. Sobald es in Pulverform vorliegt,
wird das noch immer gefrorene Gewebe in einem RNA-Extraktionspuffer
homogenisiert. Im Labor hat das Schockgefrieren von Proben zur Verzögerung der
RNA-Extraktion den Nachteil, dass sich die manuelle Behandlungszeit
erheblich verlängert.
Die Behandlung mehrerer Proben mit flüssigem Stickstoff und Mörser und
Stößel ist
extrem umständlich.
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Schockgefrieren
ist zwar außerhalb
der Laborumgebung sogar noch unzweckmäßiger, wird aber vom Fachmann
dennoch als notwendig erachtet. Wissenschaftler, die vor Ort Muster
für die
Analyse sammeln, haben keinen Zugang zu Hochgeschwindigkeitshomogenisatoren.
Sie sind gezwungen, einen Vorrat von flüssigem Stickstoff oder Trockeneis
anzulegen, der für
die Lagerung der Proben bis zur Übertragung
in einen Ultraniedrigtemperaturgefrierschrank groß genug
ist. Auch aus humanen Biopsieproben extrahierte RNA degeneriert
für gewöhnlich teilweise
oder größtenteils,
weil Pathologen die Muster nicht routinemäßig schockgefrieren, um die
RNA zu konservieren.
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Es
wurden Versuche unternommen, RNA aus Archivproben zu isolieren,
die nicht nach der Schockgefriermethodik hergestellt worden waren. Esser
et al., 1995, beanspruchen beispielsweise die Isolierung von RNA
voller Länge
aus mit 5% Essigsäure
und 95% Ethanol fixierten Zellen mit RNase-Inhibitoren. In diesem
Paper wurden allerdings isolierte Zellen in Suspension in einer
Lösung
von Essigsäure/Ethanol
bei –20°C fixiert
und anschließend
bei 4°C relativ
kurz gelagert. Leider zeigten die Tests des Erfinders, dass die
95% Ethanol/5% Essigsäure-Lösung von
Esser et al. den Leistungsstandards der vorliegenden Erfindung nicht
gerecht wird. RNA, die aus bei 4°C
20 Stunden lang gelagerten Gewebeproben und Milzzellen in Suspension
rückgewonnen wurde,
erschien teilweise degeneriert, wohingegen RNA, die aus bei Raumtemperatur
gelagerten. Geweben isoliert wurde, vollständig degeneriert war. Die von
Esser et al. berichteten Experimente zeigen, dass das Verfahren
zu einem RNA-Verlust infolge des ethanol-induzierten Austretens
aus den Zellen führt.
Bei Verwendung dieses Verfahrens gehen 70% der RNA unmit telbar bei
der Fixierung verloren; nach 1 Stunde fehlen 80% der RNA. Weiterhin
degenerierte die RNA von Zell- und Gewebeproben vollständig in
einem Test, bei dem Gewebeproben und Milzzellen über Nacht in der 95% Ethanol/5%
Essigsäure-Lösung bei
25°C gelagert
wurden. Die Daten sind in 1 dargestellt.
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Die
Verwendung hochreiner, intakter RNA ist für die Durchführung verschiedener
molekularbiologischer Tests und Experimente wie z.B. Northern-Blot-Hybridisierung, Nukleaseschutztests, RT-PCR
sowie die medizinische Diagnose grundlegend. Die innere Instabilität der RNA
und die Gegenwart von RNasen in den Proben macht die Isolierung intakter
RNA zu einer schwierigen Aufgabe. Weiterhin ist die Isolierung und
Testung RNA-haltiger Proben typischerweise zeitaufwendig und mühsam. Die Kontaminierung
eines molekularbiologischen Labors mit RNasen durch menschliches
Versagen kann katastrophale Folgen haben. Daher besteht nach wie vor
die Notwendigkeit der Entwicklung verbesserter Techniken, damit
die Verfahren zur Isolierung und Testung von RNA empfindlicher,
spezifischer, schneller, leichter durchführbar und weniger anfällig für menschliches
Versagen und Handhabungsfehler werden. Es wäre daher in vielen Fällen vorteilhaft, wenn
Forschungseinrichtungen ein automatisiertes RNA-Konservierungsprotokoll
anwenden würden. Die
vorliegende Erfindung könnte
z. B. für
eine effiziente automatisierte RNA-Konservierung und -Analyse mit
RNA-Schnelltesttechniken kombiniert oder in Nukleinsäurediagnosegeräte integriert
werden (US-Patent 5,726,012, US-Patent 5,922,591, auf die hierin
Bezug genommen wird).
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Das
US-Patent Nr. 5,256,571 berichtet über eine Zellkonservierungslösung, die
einen mit Wasser mischbaren Alkohol in einer Menge, die für das Fixieren
von Säugetierzellen
ausreicht, ein Antiverklumpungsmittel und ein Puffermittel umfasst.
Mindestens ein Paper, Dimulescu et al., berichtet über die
scheinbare Verwendung dieses Fixierungsmittels zur Konservierung
von Gebärmutterhalskrebszellen
und Nabelschnurblutlymphozyten vor der RNA-Isolierung.
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Zahlreiche
Literaturstellen deuten darauf hin, dass Kombinationen von Ethanol
und Aceton die bekanntesten Fixierungsmittel für die zukünftige Rückgewinnung von Nukleinsäuren aus
Archivgewebe sind. Angesichts der Studien der Erfinder bietet ein solches.
Ethanol/Aceton-Gemisch jedoch nicht alle gewünschten Eigenschaften eines
RNA-Konservierungsmediums. Die Mischungen schützen die RNA bei Umgebungstemperatur
nicht, erlauben keine Konservierung von RNA in fes ten, mehrzelligen
Proben und sind außerdem
entflammbar, was sie als Reagens für den allgemeinen Gebrauch
per se weniger attraktiv macht.
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Der
Stand der Technik behandelt (peripher) Aspekte der Konservierung
bzw. Rückgewinnung von
RNA aus fixierten oder konservierten Gewebeproben. Diese Berichte
schließen
zahlreiche Bewertungen der Eignung histologischer Fixierungsmittel zur
Maximierung des durch in situ-Hybridisierung erhaltenen Signals
zum Nachweis (nicht zur Rückgewinnung)
von RNA in Gewebeproben ein (z.B. US-Patente Nr. 5,196,182 und 5,260,048).
Andere Berichte erläutern
detailliert Verfahren zur Rückgewinnung
fragmentierter RNA aus fixierten Geweben für eine begrenzte Molekularanalyse
mittels PCRTM (Koopman et al., Foss et al.,
Stanta et al., Houze et al.). Zur Rückgewinnung dieser fragmentierten
RNA werden die Proben typischerweise mit Proteinase K behandelt,
um die Strukturkomponenten des Gewebes zu degenerieren. Anschließend wird
die RNA mit einer Lösung
auf Guanidiniumbasis extrahiert. Die aus fixiertem Gewebe rückgewonnene
RNA hat eine extrem schlechte Qualität und eine Größe von durchschnittlich
etwa 200 Basen (Stanta, 1991). Dies ist wahrscheinlich die Folge
einer Reihe von Faktoren wie z.B. der Wirkung der endogenen RNase
und der Vernetzung der RNA in der intrazellulären Matrix bei der Fixierung.
Da die RNA größtenteils
degeneriert, kann sie nicht für
eine Northern-Blotting-Analyse oder Nukleaseschutztests verwendet
werden. Sie kann für
RT-PCR eingesetzt werden, jedoch nur zur Amplifikation sehr kleiner
Fragmente.
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Die
Verwendung von Ammoniumsulfat zum Ausfällen von Proteinen aus der
Lösung
ist im Stand der Technik bekannt, die Verwendung von Ammoniumsulfat
zur Konservierung von RNA nach Wissen des Erfinders nicht. Zwei
Berichte beschreiben die Verwendung von Ammoniumsulfat zur Untersuchung der
Faltung und Aktivität
von Säugetierribonuklease A
(Alleweil et al. und Lin et al.). Alleweil et al. untersuchten die
Wirkung von Ammoniumsulfat auf die Faltung und Aktivität von RNase
A. Bei pH 5,5 wird die Aktivität
der Ribonuklease A über
einen breiten Ammoniumsulfatkonzentrationsbereich auf etwa 10% der
unbehandelten Kontrollkonzentration supprimiert. Diese Aktivitätssuppression
wurde von den Autoren erwartet; sie scheint Folge einer salzinduzierten
Denaturierung des Proteins zu sein. Leider degeneriert eine RNase-Aktivität von nur
10% die RNA einer Probe im Laufe der Zeit erheblich. Daher reicht
diese Inhibition bei vielen Verwendungszwecken nicht aus, um die
RNA zu schützen.
Beträgt
der pH von Ammoniumsulfat 7,0, wird die RNase A-Aktivität wie erwartet
bei geringen Konzentrationen supprimiert, steigt aber bei höheren Konzentrationen (3M)
unerwarteterweise auf 110% der Konzentration der unbehandelten Kontrolle
an. Die Autoren stellen die Theorie auf, dass die Kombination des
neutralen pH und der hohen Salzkonzentration eine Umfaltung des
Proteins in eine alternative, hochaktive Konfiguration erzwingt.
Die Gruppe von Alleweil et al. untersuchte jedoch die Aktivität reiner
RNase A in Lösung und
nicht in einer viele RNasen enthaltenden Zellprobe.
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Angesicht
dieser Tatsachen besteht ein Bedarf an Verfahren und Reagenzien,
die die Konservierung und Rückgewinnung
qualitativ hochwertiger, intakter RNA aus bei (oder nahe) Umgebungstemperatur
gelagerten Gewebeproben erlaubt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren und Reagenzien
zur Konservierung der RNA in Gewebefragmenten bei Temperaturen über dem
Gefrierpunkt der Konservierungsmittel über einen längeren Zeitraum (Tage bis Monate)
vor der RNA-Isolierung. Es gibt keinen Bericht aus dem Stand der
Technik, der ein Reagens oder Verfahren offenbart, das dem in dieser
Anmeldung beschriebenen ähnlich
ist. Dieser Durchbruch lindert die Notwendigkeit, Proben zur Extraktion
der RNA entweder sofort zu behandeln oder Gewebe nur noch dort zu isolieren,
wo flüssiger
Stickstoff oder Trockeneis zur Verfügung steht.
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Die
vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren zur Konservierung von RNA,
die Folgendes umfassen: (1) Gewinnen einer RNA-haltigen Probe; und (2)
Behandeln der Probe mit einem RNA-Konservierungsmedium, das die
Probe infiltriert und die RNA vor Nukleasen schützt. In einer bevorzugten Ausführungsform
führt das
RNA-Konservierungsmedium dazu, dass die RNA in der Probe zusammen
mit Zellprotein ausfällt.
Man glaubt, dass dieses gleichzeitige Ausfallen von RNA und Zellproteinen
bewirkt, dass die RNA für
die Nukleasen physikalisch nicht mehr zugänglich ist, während die
Wirkung des RNA-Konservierungsmediums die Wirkung der Nukleasen gleichzeitig
deaktiviert bzw. hemmt.
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Das
RNA-Konservierungsmedium umfasst ein Salz in einer Konzentration
von 40 g/100 ml bis zur Sättigungskonzentration
des Salzes, das die RNA in der Probe zusammen mit dem Zellprotein ausfällt. Das
Salz ist Ammoniumsulfat oder Cäsiumsulfat.
In derzeit bevorzugten kommerziellen Ausführungsformen ist das Salz Ammoniumsulfat.
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Es
werden insbesondere Salzkonzentrationen von 40, 45, 50, 55, 60,
65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140 oder 150 g/100
ml verwendet; die Konzentration kann ein zwischen zwei dieser Konzentrationen
definierter Bereich sein.
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Natürlich kann
es bei Gebrauch zu einer gewissen Verdünnung der Salzkonzentration
infolge von z.B. Flüssigkeit
in der Probe kommen. Daher können
diese Salzkonzentrationen höher
sein als die bei einigen Verwendungszwecken erzielten endgültigen Salzkonzentrationen.
Weiterhin wird erwogen, bezüglich
der vorliegenden Erfindung Salzmengen jenseits der Sättigungskonzentration
zu verwenden. In solchen Ausführungsformen
kann das RNA-Konservierungsmedium noch Salz enthalten, das nicht
in Lösung
ist. Dies sollte die Fähigkeiten
der Medien zur RNA-Konservierung aber nicht beeinträchtigen.
De facto können
Medien, deren Konzentration die Sättigungskonzentration eines
Salzes überschreitet,
bei Verwendungszwecken, bei denen die Medien einer flüssigen Probe
zugegeben werden, sogar in gewisser Weise nützlich sein. In solchen Fällen kann
Salz, das sich vor der Zugabe nicht in Lösung befindet, bei Zugabe zu
der flüssigen
Probe infolge des erhöhten Flüssigkeitsvolumens
löslich
werden.
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In
einer bevorzugten kommerziellen Ausführungsform ist das Salz Ammoniumsulfat
in einer Konzentration von 70 g/100 ml.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Ammoniumsulfat
beschränkt;
Cäsiumsulfat
kann für
den Schutz der RNA in Gewebe- und Zellproben aus nachfolgend genannten
Gründen ebenfalls
nützlich
sein. Die Löslichkeit
einzelner Proteine hängt
stark vom pH und der Salzkonzentration der wässrigen Umgebung ab. Praktisch
alle Proteine sind in reinem Wasser unlöslich. Mit steigender Ionenstärke des
Mediums wird das Protein löslicher. Dies
ist als "Einsalzen" der Proteine bekannt.
Jenseits einer bestimmten Ionenstärke nimmt die Löslichkeit
des Proteins ab. Die genauen Bedingungen, unter denen dies geschieht,
sind für
jede Protein/Salz-Kombination einzigartig. De facto kann ein Protein
bei bestimmten Salzkonzentrationen vollständig unlöslich sein, ein anderes dagegen
maximal löslich.
Dieses Phänomen
ist als "Aussalzen" bekannt. Man glaubt,
dass die Funktion der erfindungsgemäßen RNA-Schutzmedien auf der
Aussalzwirkung höherer
Salzkonzentrationen beruht. Gemäß der Theorie
ist es das Aussalzen von Proteinen in den Zellen der Gewebe- oder
Zellproben, das zur Bildung der RNA-Schutzprotein/RNA-Komplexe führt. Das "Aussalz"-Phänomen ist
bei diesem Ver wendungszweck in mehrfacher Hinsicht von Bedeutung. Erstens
unterstreicht es, dass die Wirksamkeit des RNA-Schutzes durch Proteinausfällung mittels
hoher Salzkonzentrationen komplex ist und bestimmte Kombinationen
aus Ionenstärke
(Salzkonzentration) und pH bewirken können, dass ein Salz in einer
Formulierung wesentlich wirksamer ist als bei einem anderen pH oder
einer anderen Konzentration. Zweitens stellt es ein stabiles wissenschaftliches
Fundament für
die grundlegenden Wirkmechanismen der Reagenzien in dieser Anmeldung
bereit und dient als Richtschnur bei der Suche nach zusätzlichen RNA-Schutzverbindungen
innerhalb des Umfangs der Erfindung. Um zu bestimmen, ob ein anderes Salz
oder eine mutmaßliche
RNA-Schutzverbindung bei den erfindungsgemäßen Verfahren und Reagenzien
funktionsfähig
ist, muss ein Salz oder eine Verbindung lediglich wie in den Beispielen
beschrieben gewonnen und getestet werden. Befolgt er die Lehren
der Beispiele, kann der Fachmann leicht klären, ob eine Kandidatensubstanz
tatsächlich
eine RNA-Schutzverbindung ist. Drittens erklärt dies – basierend auf der Theorie,
dass die Ausfällung
intrazellulärer
Proteine der Schlüssel
zum RNA-Schutz in situ ist – warum
Alkohol und Aceton (Substanzen, die ebenfalls Protein ausfällen können, wenn
auch mit Hilfe eines anderen Mechanismus) RNA in Geweben teilweise
wirksam schützen
können,
auch wenn sie nicht die Schutzwirkung bieten, wie sie bei den meisten
Verwendungszwecken erforderlich ist.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst das RNA-Konservierungsmedium eine Kombination aus zwei Salzen,
die RNA in der Probe zusammen mit dem Zellprotein ausfällen.
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Das
RNA-Konservierungsmedium kann weiterhin Ethanol, Methanol, Aceton,
Trichloressigsäure, 1-Propanol,
2-Propanol, Polyethylenglycol oder Essigsäure umfassen. Diese zusätzlichen
potentiellen Komponenten können
Proteine in konservierten Zellen ausfällen und dadurch die RNA schützen. Diese zusätzlichen
potentiellen Komponenten sind jedoch keine Salze. Man erwartet,
dass in einigen Ausführungsformen
diese organischen Lösungsmittel
in Kombination mit einer Salzkonzentration verwendet werden, um
eines der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
zu erhalten.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst das RNA-Konservierungsmedium ein Salz wie z.B. Ammoniumsulfat,
Cäsiumsulfat,
Methanol, Trichloressigsäure,
1-Propanol, 2-Propanol,
Polyethylenglycol oder Essigsäure.
Weiterhin kann das RNA-Konservierungsmedium einen Chelatbildner
aus zweiwertigen Kationen, z.B. EDTA umfassen.
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Typischerweise
umfasst das RNA-Konservierungsmedium einen Puffer, so dass der pH
konstant gehalten werden kann. Der Puffer kann z.B. Natriumcitrat,
Natriumacetat, Kaliumcitrat oder Kaliumacetat sein. In einer derzeit
bevorzugten kommerziellen Ausführungsform
ist der Puffer Natriumacetat. Typischerweise besitzt das RNA-Konservierungsmedium
einen pH von 4 bis B. In derzeit bevorzugten kommerziellen Ausführungsformen
beträgt
der pH 5,2.
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Die
in den RNA-Konservierungsmedien konservierte Probe kann jeder beliebige
Probentyp sein. Die Probe kann beispielsweise eine Zellsuspension wie
z.B. abgesaugtes Knochenmark, weiße Blutzellen, Sperma, Blut,
Serum, Plasma, Bakterien, Gewebekulturzellen oder Algen sein. Alternativ
kann die Probe ein festes Gewebe sein, z.B. eine Gewebeprobe aus
Gehirn, Herz, Leber, Milz, Thymus, Niere, Hoden, Eierstock, Tumoren,
Gewebebiopsien, Pflanzenstielen, -wurzeln oder -blättern. In
einigen Fällen kann
die Probe einen ganzen Organismus umfassen. Der Organismus kann
beispielsweise ein Fisch, ein Insekt, eine Kaulquappe, eine Koralle
oder ein Embryo sein. In einigen Protokollen ist es vorteilhaft, wenn
der Organismus bzw. die Probe während
der Präparation
in dem RNA-Konservierungsmedium verbleibt.
Es kann z.B. günstig
sein, einen Organismus in dem RNA-Konservierungsmedium zu präparieren,
wenn die Probe einen Organismus umfasst, bei dem es sich um einen
Krankheitserreger in einer Gewebeprobe oder einem anderen Organismus
handelt. Auf diese Weise kann die RNA des Krankheitserregers konserviert
werden. Weiterhin wird die RNA der Gewebeprobe bzw. des anderen
Organismus konserviert.
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Bei
vielen bevorzugten Verfahren umfasst die Ausübung der Erfindung weiterhin
den Schritt der Isolierung der konservierten RNA. Einer der Vorteile der
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
ist, dass die RNA bei einer höheren
Temperatur aus dem Gewebe isoliert werden kann, als herkömmliche
Techniken es erlauben. Die RNA kann beispielsweise bei einer Temperatur
von mehr als –20°C isoliert
werden. De facto kann die RNA bei Raumtemperatur isoliert werden.
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In
einigen Fällen
kann die Probe vor der Isolierung der RNA in dem RNA-Konservierungsmedium
gelagert werden. Das Gewebe wird z.B. nicht gefroren bei –20°C bis 45°C gelagert.
Aufgrund des Salzgehaltes einiger RNA-Konservierungsmedien frieren die Proben
bei –20°C nicht ein.
In bevorzugten Ausführungsformen
kann die Probe bei mehr als 0°C gelagert
werden.
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Konservierung
von RNA die Gewinnung einer RNA-haltigen Probe, die Bereitstellung
eines Salzes und das Beimischen der Probe und des Salzes zu einer
Flüssigkeit
zur Bildung einer RNA-Konservierungszusammensetzung, die die Probe
infiltriert und die RNA vor Nukleasen schützt. In einer Ausführungsform
befindet sich die Probe vor dem Beimischen des Salzes zu der Probe
in der Flüssigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform
liegt das Salz vor seiner Beimischung zu der Probe und der Flüssigkeit
in fester Form vor. In noch einer weiteren Ausführungsform ist das Salz vor
seiner Beimischung zu der Probe in der Flüssigkeit enthalten.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Probe eine Blutzelle und die Flüssigkeit
Blutserum. In einer weiteren Ausführungsform ist die Probe Urin.
In anderen Ausführungsformen
ist die Flüssigkeit
Wasser. In wieder anderen Ausführungsformen ist
die Flüssigkeit
ein Puffer.
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In
bestimmten Ausführungsformen
umfassen die RNA-Konservierungszusammensetzungen die
Gewinnung einer RNA-haltigen Probe, die Bereitstellung eines Salzes
und die Beimischung der Probe und des Salzes zu einer Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit kann
eine Komponente der Probe sein oder der Probe und dem Salz zugegeben
werden. Das Salz liegt typischerweise in einer Konzentration vor,
die ausreicht, die RNA in der Probe zusammen mit dem Zellprotein
auszufällen.
In einigen Fällen
ist die Zugabe eines sehr konzentrierten Salzes oder eines gesättigten
Salzes zu einer flüssigen
Probe effizient. Die Zugabe von Salz, die wahrscheinlich zu einer
höheren Konzentration
als der Sättigungskonzentration
des Salzes in der endgültigen
flüssigen
Probe führt,
hat den Vorteil, dass die RNA-Konservierungskonzentrationen rasch
erreicht und die Notwendigkeit einer sorgfältigen Abwägung der für Erzielung einer spezifischen
Konzentration in einer Probe notwendigen Salzmenge vermieden werden
kann. Weiterhin beeinträchtigt
ein Salz, das nicht in Lösung
geht, die RNA-Konservierungseigenschaften der Zusammensetzung nicht.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst die RNA-Konservierungszusammensetzung
einen Chelatbildner aus zweiwertigen Kationen. In wieder anderen
Ausführungsformen
umfasst die RNA-Konservierungszusammensetzung
einen Puffer, wobei der Puffer einen pH zwischen 4 und 8 hat.
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Die
festen Komponenten der vorliegenden Erfindung (z.B. Salze, Puffer
und Schutzsubstanzen) können
so hergestellt werden, dass sie bei Zugabe zu einer wässrigen
Probe die gewünschten
Endkonzentrationen der Komponenten in Lösung liefern. Die festen Komponenten
können
weiterhin als Pulver, Tabletten, Pillen oder andere geeignete Formulierungen,
die einer RNA-Konservierungszusammensetzung
die gewünschten
Eigenschaften verleihen, bereitgestellt werden. Feste Komponenten
können
der Probe direkt zugegeben werden, einem Gemisch aus Probe und Flüssigkeit
zugegeben werden oder vor dem Sammeln einer Probe oder eines Probe/Flüssigkeit-Gemisches
in einem Sammelbehälter
vorliegen. Die Zugabe von Arzneimittelträgern und Füllstoffen wie Mannitol, Lactose,
Stärke,
Cellulose und dergleichen zur Verleihung der gewünschten Festkörpereigenschaften
(z.B. verbesserte Löslichkeit,
Lagerstabilität,
Partikeldispersion) erfolgt ebenfalls als Pulver, Tabletten und
Pillen. Die festen Komponenten der vorliegenden Erfindung können vor
und/oder nach dem Sammeln der Probe zugesetzt werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung können
zuvor abgemessene Aliquote einer festen oder flüssigen RNA-Konservierungszusammensetzung
in Probensammelbehälter
gefüllt
und ein geeignetes Volumen einer RNA-haltigen Probe zugegeben werden.
Der Sammelbehälter
wird dann gerührt,
wobei sich die festen Komponenten der RNA-Konservierungszusammensetzung
lösen,
so dass der Experimentator der RNA-Probe möglichst wenig ausgesetzt ist.
Eine feste RNA-Konservierungszusammensetzung
könnte
z.B. eines der zuvor beschriebenen Salze sein. Daher wird in bestimmten
Ausführungsformen
der Erfindung die Stabilisierung der RNA in einem biologischen Muster
wie z. B. Blut oder Urin wie zuvor beschrieben erwogen.
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In
einem Beispiel könnte
eine Ampulle zum Sammeln eines Musters wie z.B. Urin oder Blut mit zuvor
abgemessenen Allquoten einer RNA-Konservierungszusammensetzung
befüllt
werden. Unmittelbar nach dem Sam meln des Musters könnte die
Ampulle gerührt
und der RNA-Konservierungszusammensetzung
das RNA-haltige Muster (z.B. Probe) beigemischt werden. Zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumampulle zum Sammeln
von Blut mit einer nach außen
ragenden Nadel (US-Patent 5,090,420, auf das in seiner Gesamtheit
hierin speziell Bezug genommen wird) zum raschen Sammeln und Mischen
der RNA-haltigen Proben erwogen. In einer Ausführungsform wird eine automatisierte
RNA-Konservierung erwogen. Verfahren zur automatisierten RNA-Konservierung
wären weniger
mühsam,
schneller, leichter durchführbar und
weniger anfällig
für menschliches
Versagen und Handhabungsfehler.
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Klinische
Mustersammelkits, die sich zur Versendung per Post eignen, werden
zur Verwendung mit zuvor abgemessenen Aliquoten einer erfindungsgemäßen RNA-Konservierungszusammensetzung
ebenfalls erwogen (US-Patent 5,921,396, auf das in seiner Gesamtheit
hierin speziell Bezug genommen wird). Die RNA-haltigen Proben könnten gesammelt
(z.B. von einer Laboreinrichtung) und mit den zuvor abgemessenen
Aliquoten der RNA-Konservierungszusammensetzung in der Ampulle gemischt
werden, so dass die RNA für
die Versendung an einen geeigneten RNA-Analyseort konserviert wird.
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Alternativ
kann die RNA-Konservierungszusammensetzung zu einer Tablette oder
Pille gepresst und als Schüttmasse
gelagert werden. Tabletten wären
eine zweckmäßige Lagerzusammensetzung
und könnten
einer Probe einer beliebigen Größe in einem beliebigen
Behältertyp
in der richtigen Menge zugegeben werden. Daher werden in anderen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung RNA-Konservierungskomponenten
in Form von Tabletten oder Pillen für das Sammeln von Proben vor
Ort aus solchen Quellen wie Wasserreservoirs, Abwasseranlagen oder
der Milchindustrie erwogen. In bestimmten Fällen könnten die RNA-Konservierungsmedien,
die die zuvor bestimmten endgültigen
Salzkonzentrationen oder übersättigten
Salze umfassen, in Paketform geliefert werden. Die Pakete mit RNA-Konservierungssalz
oder übersättigtem
Salz wären
besonders für
Feldstudien nützlich,
da dort der Raum bzw. die Ressourcen für die Analyseausrüstung eventuell
begrenzt sind. Pakete könnten
z.B. als zuvor abgemessene und verpackte 1 ml-, 5 ml- oder 10 ml-Probenaliquote
geliefert werden. Natürlich
könnte
jede Paketgröße zur Aufnahme
verschiedener Salzmengen entweder als wasserfreies Pulver, wasserhaltiges
Pulver, als einzeln verpacktes) Pulver/Flüssigkeit oder als Kombination
daraus bereitgestellt werden. Daher würde man zur Konservierung der
RNA in einer Probe den Paketinhalt der Probe einfach zugeben und mischen.
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Bestimmte
Vorteile der Verwendung einer RNA-Konservierungszusammensetzung
aus festen Komponenten wären
die Gewichtseinsparung bei Lagerung und Transport, ein weniger wahrscheinliches Austreten
fester Komponenten und ein reduziertes Volumen (d.h. die Konservierung
von Proben mit trockenen Reagenzien würde das Endvolumen der Probe
auf ein Minimum reduzieren).
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In
anderen Ausführungsformen
der Erfindung umfassen die RNA-Konservierungszusammensetzungen
weiterhin die Isolierung der konservierten RNA, wobei die RNA bei
einer Temperatur von mehr als –20°C isoliert
wird. In anderen Ausführungsformen
wird die Probe vor der RNA-Isolierung gelagert, wobei die Probe
bei Temperaturen von mehr als 0°C gelagert
wird.
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Die
Forschung des Erfinders deutet darauf hin, dass 3M Ammoniumsulfat
bei pH 7,0 intakte RNA in intakten Gewebeproben bei fast extremen Temperaturen
(37°C-42°C) einigermaßen wirksam konserviert.
Man geht davon aus, dass Ammoniumsulfat bei Verwendung in der Probe
in das Gewebe und die Zellen diffundiert und bewirkt, dass die Zellproteine
(wahrscheinlich zusammen mit RNA, die mit vielen verschiedenen Proteinen
in vivo eng verbunden ist) in Schutzkomplexen ausfallen. Darüber hinaus
kann die sich in den zytoplasmatischen Vesikeln befindliche RNase
ebenfalls ausgefällt
und für
zelluläre
RNA unzugänglich
gemacht werden.
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Man
glaubt, dass sich der Wirkmodus der beanspruchten Erfindung von
dem Wirkmodus des Gemisches von Allewell et al. unterscheidet. Wäre der Wirkmodus
der erfindungsgemäßen Lösungen derselbe
wie bei Allewell et al., würde
man erwarten, dass die RNA, die aus dem in den erfindungsgemäßen Puffern
gelagerten Gewebe isoliert worden ist, degeneriert. Allewell et
al. berichten, dass RNase mit pH 5 aktiver ist als normal. Würde also
RNAlaterTM nach demselben Mechanismus funktionieren,
würde man
einen Anstieg der RNase-Aktivität
erwarten. Offensichtlich würde
dies die Fähigkeit
der RNA-Konservierungsmedien zur Konservierung von RNA beschränken. Basierend
auf der Beobachtung, dass eine solche Dege neration nicht erfolgt,
funktioniert die vorliegende Erfindung nach einem anderen Mechanismus
als dem von Alleweil et al. beschriebenen.
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Der
Begriff "RNAlaterTM" ist
die Handelsbezeichnung von Ambion, Inc. für bestimmte kommerzielle Formulierungen
der hierin offenbarten RNA-Konservierungsmedien.
Allgemein dient der Begriff "RNAlaterTM" der
Bezeichnung der in Beispiel 2 offenbarten Formulierung aus 25 mM
Natriumcitrat, 10 mM EDTA und 70 g Ammoniumsulfat/100 ml Lösung, pH
5,2. Dieses Reagens wirkt, indem es die Zellen rasch mit einer hohen
Ammoniumsulfatkonzentration infiltriert und eine Massenausfällung von
Zellproteinen bewirkt. Bemerkenswerterweise bleibt die Zellstruktur
dabei intakt. Der Vorteil hierbei ist, dass die Zellen konserviert
und dennoch histologisch identifiziert werden können.
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Gemäß dem langjährigen Patentgesetz
bezeichnen die Worte "ein" und "eine" in Verbindung mit dem
Wort "umfassend" in den Ansprüchen oder
der Beschreibung ein oder mehrere.
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Die
folgenden Zeichnungen sind Bestandteil der vorliegenden Beschreibung
und sind beigefügt, um
bestimmte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung weiter aufzuzeigen.
Die Erfindung wird besser verständlich
anhand einer oder mehrerer dieser Zeichnungen in Kombination mit
der ausführlichen Beschreibung
der hierin dargelegten speziellen Ausführungsformen.
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1 – Alkohol
und Aceton eignen sich nicht für
die Konservierung von Zellproben.
RNA, isoliert aus über Nacht
bei 4°C
(Bahnen 1-5) bzw. 37°C
(Bahnen 6-10) gelagerter Mäuseleber. Bahnen
1 und 6: Lagerung in Ethanol. Bahnen 2 und 7: Lagerung in angesäuertem Ethanol
pH 4,0. Bahnen 3 und 8: Lagerung in Aceton. Bahnen 4 und 9: Lagerung
in angesäuertem
Aceton pH 4,0. Bahnen 5 und 10: Lagerung in RNAlaterTM.
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2 – RNA in
frischen Gewebeproben ist labil.
Frische Proben von Leber (Bahnen
1 und 2), Hoden (Bahnen 3 und 4) und Milz (Bahnen 5 und 6) von Mäusen wurden
12 Stunden lang bei 4°C
entweder in RNA laterTM (Bahnen 2, 4 und
6) (25 mM Natriumcitrat, 10 mM EDTA und 70 g Ammoniumsulfat/100
ml Lösung
pH 5,0) oder in eine 4M RNA-Extraktionslösung auf der Basis von Guanidiniumisothiocyanat (GITC)
(Bahnen 1, 3 und 5) gelegt. Die RNA wurde extrahiert und mittels
Gelelektrophorese analysiert. Intakte RNA wurde nur in den Bahnen
beobachtet, die den in RNAlaterTM konservierten
Geweben entsprachen (Bahnen 2, 4 und 6).
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3 – Definition
des wirksamen Konzentrationsbereiches des RNA in Gewebe schützenden Ammoniumsulfats.
Fragmente
frisch isolierter Mäuseleber
wurden in RNAlaterTM mit verschiedenen Mengen
Ammoniumsulfat gelegt. Die Proben enthielten 0, 10%, 20%, 30%, 40%,
50% bzw. 70% Ammoniumsulfat (Bahnen 1-7). Nach 24-stündiger Inkubation
bei 4°C
wurde die RNA aus der Probe extrahiert und mittels denaturierender
Agarosegelelektrophorese analysiert.
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4 – Verstärkung der
Potenz von RNAlaterTM bei extremen Temperaturen
durch Optimierung von pH und Ammoniumsulfatkonzentrationen.
Die
Wirkung von pH und Ammoniumsulfat bei extremen Temperaturen wurde
bewertet. Frische Mäuseleber
wurde bei Raumtemperatur bzw. 37°C über 24 Stunden
in 4 Formulierungen der RNAlaterTM-Lösung gelagert.
Bahn 1: pH 7,0, 70 g/100 ml Ammoniumsulfat, Bahn 2: pH 5,0, 55 g/100
ml Ammoniumsulfat, Bahn 3: Original-RNAlaterTM-Formulierung
(mit 55 g/100 ml Ammoniumsulfat, pH 7,0), Bahn 4: pH 5,0, Konzentration
70 g/100 ml Ammoniumsulfat.
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5 – Spezifität von Ammoniumsulfat
bei der Wirksamkeit von RNAlaterTM.
Tafel
A und B: Frische Leberproben wurden über 3 Tage in 5 Puffern bei
25°C (5A)
bzw. 37°C (5B)
mit RNAlaterTM plus Ammoniumcarbonat (Bahn
1), RNAlaterTM plus Ammoniumchlorid (Bahn 2),
RNAlaterTM plus Kaliumsulfat (Bahn 3), RNAlaterTM plus Magnesiumsulfat (Bahn 4) und RNAlaterTM plus Ammoniumsulfat (Bahn 5) inkubiert. 5C:
Frische Leber wurde über
Nacht bei 4°C
in RNAlaterTM plus Cäsiumchlorid (Bahn 1), RNAlaterTM plus Cäsiumsulfat
(Bahn 2) und RNAlaterTM plus Ammoniumsulfat
(Bahn 3) inkubiert.
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6 – RNA,
isoliert aus bei 4°C
in RNAlaterTM gelagerten Säugetiergeweben.
Frisches
Hirn, Herz, Niere, Leber und Milz von Mäusen (Bahnen 1-5) wurden in
eine RNAlaterTM-Lösung gelegt und bei 4°C gelagert.
Nach einer Inkubation von einer Woche (6A), zwei
Wochen (6B) bzw. 4 Wochen (6C)
wurde die RNA aus den Gewebeproben extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
analysiert.
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7 – RNA,
isoliert aus bei Umgebungstemperatur (25°C) in RNAlaterTM gelagerten
Säugetiergeweben.
Frisches
Hirn, Herz, Niere, Leber und Milz von Mäusen (Bahnen 1-5) wurden in
eine RNAlaterTM-Lösung gelegt und bei 25°C (Umgebungstemperatur)
gelagert. Nach einer Inkubation von zwei Wochen (7B)
bzw. 4 Wochen (6C) wurde die RNA aus den Gewebeproben
extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
analysiert.
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8 – RNA, isoliert
aus bei extremen Temperatur (37°C)
in RNAlaterTM gelagerten Säugetiergeweben.
Frische
Leber, Niere und Milz von Mäusen
wurden in eine RNAlaterTM-Lösung gelegt
und bei 37°C
gelagert. Nach 3-tägiger
Inkubation wurde die RNA aus den Gewebeproben extrahiert und mittels
denaturierender Agarosegelelektrophorese analysiert.
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9 – Verwendung
von Ambion zur Herstellung von RNA aus in RNAlaterTM konservierten Geweben.
Die
Bahnen 1-3 sind Leber, Herz und Niere plus ToTally RNATM,
die Bahnen 4-6 sind Leber, Herz und Niere plus RNAqueousTM. Frische Proben von Leber (Bahnen 1 und
4), Herz (Bahnen 2 und 5) und Niere (Bahnen 3 und 6) von Mäusen wurden
in eine RNAlaterTM-Lösung gelegt und über Nacht
bei 4°C
gelagert. Die RNA wurde aus gleich großen Proben entweder mittels
des ToTally RNATM-Kits von Ambion (Bahnen
1-3) oder mittels des RNAqueousTM-Kits von Ambion
(Bahnen 4-6) extrahiert. Bahn 1 diente als Molekulargewichtsmarker.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Molekularbiologie
und stellt neue Verfahren und Reagenzien zur Konservierung und zum
Schutz des Ribonukleinsäure
(RNA)-Gehalts RNA-haltiger Proben vor Degeneration vor der RNA-Isolierung bereit. Auffallenderweise
erfolgt dies ohne Lagerung bei Ultraniedrigtemperatur oder Zerstörung der
Proben. Isoliertes humanes Biopsiegewebe z. B. kann in ein RNA-Konservierungsmedium
gelegt und gekühlt über einen
längeren
Zeitraum gelagert werden, bis der Forscher Zeit hat, die RNA zwecks
Analyse zu extrahieren.
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Die
nachfolgenden Beispiele veranschaulichen den Nutzen der vorliegenden
Erfindung. In allen Beispielen werden frisches Gewebe aus Tieren
oder Pflanzen, lebende Zellen in Suspension oder andere RNA-haltige
Proben verwendet. Die Verfahren und Zusammensetzungen eignen sich
zur Konservierung von RNA aus einer großen Palette von Bakterien-, Pflanzen-
und Tierspezies inklusive dem Menschen. In diesen Experimenten rückgewonnene
RNA-Proben wurden mittels Formaldehyd/Agarose-Gelelektrophorese,
Färben
mit Ethidiumbromid und Belichtung mit 300 nm ultraviolettem Licht
(beschrieben in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Maniatis
et al. ) analysiert.
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Die
Beispiele sollen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung darstellen. Der Fachmann sollte erkennen, dass die
in den nachfolgenden Beispielen offenbarten Techniken vom Erfinder
entdeckte Techniken darstellen, die in der Praxis der Erfindung
gut funktionieren und daher als bevorzugte Ausführungsmodi gelten können.
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Beispiel 1
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Kriterien für die Analyse
von RNA zur Ermittlung ihrer "Intaktheit"
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Der
Erfinder führt
routinemäßig RNA-Tests durch,
mit deren Hilfe bewertet wird, ob solche Proben intakt sind. Dieses
Kriterium wurden in den nachfolgenden Beispielen angewandt, um die
Qualität
der RNA, die aus den in RNAlaterTM, anderen
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
oder anderen Lösungen
konservierten Geweben rückgewonnen wurde,
objektiv zu bewerten.
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RNA
wird mittels Elektrophorese auf Formaldehydagarosegel unter Verwendung
des in "Molecular
Cloning, A Laboratory Manual" (Maniatis,
Fritsch, Sambrook, Hrsg., Cold Spring Harbor Press) beschriebenen
Basisprotokolls analysiert. Um die RNA in dem Gel sichtbar zu machen,
wird den Proben der interkalierende Farbstoff Ethidiumbromid zugegeben.
Ethidiumbromid fluoresziert bei Interkalation in Nukleinsäure unter
ultraviolettem Licht und erlaubt die Sichtbarmachung der Nukleinsäure. Intakte
RNA erscheint als breiter Ausstrich heterogener mRNA (0,5 bis etwa
10 kb) mit zwei sehr auffallenden, einzelnen Banden (28S und 18S
ribosomale RNA), die den Hintergrundausstrich im Verhältnis 2:1 überlagern.
Es dürfte
sehr wenig Hinweise auf diskrete Banden mit einer Größe zwischen
18S und 28S RNA geben. Teilweise degenerierte RNA ist durch einen Verlust
hochmolekularer heterogener RNA, verschiedene kleinere ribosomale
RNA-Spaltprodukte und eine Abweichung vom 2:1-Verhältnis von
28S zu 18S (28S degeneriert leichter) gekennzeichnet. Stark degenerierte
RNA hat ein 28S:18S-Verhältnis
kleiner als 1:1 und weist einen Ausstrich degenerierter ribosomaler
RNA von etwa 2 bis < 0,1
kb auf.
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Der
Begriff "teilweise
degeneriert", wie
er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet, dass das Verhältnis von
28S:18S rRNA abweicht und unter Umständen nur noch 1:1 beträgt, die
rRNA-Banden jedoch noch immer deutlich sind.
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Der
Begriff "größtenteils
degeneriert", wie
er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet, dass das Verhältnis von
28S:18S unter 1:1 liegt. 28S ist möglicherweise kaum sichtbar,
doch es ist immer noch Nukleinsäure
in einem sich von der ungefähren Position
von 28S rRNA nach unten erstreckenden Ausstrich enthalten.
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Die
Begriffe "vollständig degeneriert" und "degeneriert", wie sie in dieser
Beschreibung verwendet werden, bedeuten, dass die RNA nur in einem Ausstrich
mit niedrigem Molekulargewicht unterhalb der normalen Position von
18S rRNA vorliegt.
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Beispiel 2
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Herstellung eines exemplarischen
RNAlaterTM-RNA-Konservierungsmediums Die
Beschreibung in diesem Beispiel stellt eine Art und Weise dar, in
der sich
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RNAlaterTM herstellen lässt. Erstens sollte man folgende
Stammlösungen
und Reagenzien herstellen oder gewinnen: 0,5M EDTA-Dinatrium/Dihydrat
(18,61 g/100 ml, pH mit NaOH unter Rühren auf 8,0 eingestellt);
1M Natriumcitrat-Trinatriumsalz/Dihydrat
(29,4 g/100 ml, Rühren
bis zur Lösung);
Ammoniumsulfat, pulversiert; steriles Wasser.
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In
einem Becher werden 40 ml 0,5M EDTA, 25 ml 1M Natriumcitrat, 700
g Ammoniumsulfat und 935 ml steriles destilliertes Wasser kombiniert
und auf einem Heizplattenrührer
bei niedriger Hitze bis zur vollständigen Auflösung des Ammoniumsulfats gerührt. Nach
dem Abkühlen
wird der pH der Lösung mit
1M H2SO4 auf pH
5,2 eingestellt, die Lösung
in eine Flasche mit Schraubverschluss übertragen und diese entweder
bei Raumtemperatur oder im Kühlschrank
gelagert.
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Beispiel 3
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Exemplarische
allgemeine Art und Weise der Konservierung von Gewebe in RNA-Konservierungsmedien
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Gewebeproben,
die in RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
gelagert werden sollen, sollten so schnell wie möglich aus der Quelle ausgeschnitten
und in RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
gelegt werden. Manche Gewebeproben können eine Schutzmembran oder
eine andere Barriere aufweisen, die die rasche Infusion von RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
behindert, z.B. die wachsartige Beschichtung eines Blattes oder
die Kapsel einer Niere oder eines Hodens. Diese Schutzbarrieren
sollten zerstört
werden, um eine rasche Infiltration von RNAlaterTM oder
anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
in die Probe zu erlauben. Darüber
hinaus sollten große
Proben in kleinere Fragmente zerlegt werden, um die Diffusion zu
maximieren. Als generelle Richtlinie wäre die Dicke der Probe auf
0,5 cm in mindestens zwei Dimensionen beschränkt. Proben, die aus Zellen
in Suspension bestehen, sollten durch leichtes Zentrifugieren mit
Erdbeschleunigung auf ein kleines Volumen, das ausreicht, die Zellen
ohne Beschädigung
zu pelletieren, konzentriert, in einem Minimalvolumen des entfernten Überstandes
erneut suspendiert und anschließend
mit 5 Volumina RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
gemischt werden (v/v). Ist eine Konzentration nicht möglich, sollte
die Zellsuspension in 10 Volumina RNAlaterTM oder
anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
verdünnt
werden. Alternativ kann jedes andere Volumen flüssiger, essentieller Medien
bzw. jede Menge einer festen RNA-Konservierungszusammensetzung,
die zu einer Konservierung der RNA führt, verwendet werden. Da der Puffer
die Zellen nicht zerstört,
kann die Konzentration durch Zentrifugieren später erfolgen.
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Proben,
die eine Woche oder weniger gelagert werden sollen, können bei
Umgebungstemperatur (25°C)
gelagert werden. Für
eine längere
Stabilität sollten
die Proben im Kühlschrank
gelagert werden. Für
eine dauerhafte Archivlagerung (Monate bis Jahre) können die
Proben in einem normalen Gefrierschrank (–20°C) gelagert werden. Zur Isolierung
der RNA aus den behandelten Proben sollten die Gewebeproben direkt
in den Gewebeextraktionspuffer übertragen
werden. Zellen in Suspension müssen mittels
Zentrifugieren pelletiert und anschließend erneut in RNA-Extraktionspuffern
suspendiert und verarbeitet werden.
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Beispiel 4
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RNA in frischen
Gewebeproben ist labil
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Frische
Proben von Leber, Hoden und Milz von Mäusen (etwa 0,5 cm3)
wurden über
12 Stunden bei 4°C
entweder in RNAlaterTM oder in eine 4M RNA-Extraktionslösung auf
Basis von Guanidiniumisothiocyanat (GITC) oder Wasser gelegt. Diese
Guanidiniumlösung
ist ein typischer RNA-Extraktionspuffer (enthalten in den im Handel
erhältlichen
ToTally RNATM- und RNAqueousTM-Kits
von Ambion). GITC ist ein starkes Chaotropikum, das entweder allein oder
in Verbindung mit anderen Reagenzien in praktisch allen RNA-Isolierungsprotokollen
verwendet wird. Nach der Inkubation über Nacht wurde die RNA aus
den Gewebeproben extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
analysiert. Intakte RNA wurde nur in den Bahnen beobachtet, die den
in RNAlaterTM konservierten Geweben entsprachen.
RNA, die aus in GITC gelagerten Proben extrahiert wor den waren,
war stark degeneriert. Daher konserviert GITC die RNA in intakten
Gewebeproben nicht. In Wasser oder biologischen Puffern wie normaler
Salzlösung
gelagerte tierische Gewebe lieferten keine messbare RNA nach einer
identischen Inkubation über
Nacht. Die Daten sind in 2 dargestellt.
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Beispiel 5
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Ermittlung der Ammoniumsulfatkonzentration,
die RNA in Gewebe wirksam schützt
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Frisch
isolierte Mäuseleber
wurde in eine Vielzahl mutmaßlicher
RNA-Konservierungsmedien mit
verschiedenen Ammoniumsulfatkonzentrationen gelegt. Die Proben enthielten
0, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% bzw. 70% Ammoniumsulfat. Nach 24-stündiger Inkubation
bei 4°C
wurde die RNA aus der Probe extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
analysiert.
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In
der Probe ohne Ammoniumsulfat wurde lediglich ein Ausstrich mit
niedrigem Molekulargewicht beobachtet. Spezifische Banden ribosomaler RNA
konnten nicht beobachtet werden. Bei 10% Ammoniumsulfat konnten
geringe Hinweise auf rRNA-Banden beobachtet werden. Bei 20% Ammoniumsulfat
war die 18S-Bande deutlicher und der Ausstrich degenerierter 28S-rRNA,
die sich von der erwarteten Position der 28S-rRNA nach unten erstreckt,
stärker.
Eine spezifische 28S-Bande wurde nicht beobachtet. Bei 30% Ammoniumsulfat
war zwar die 28S- und die 18S-rRNA-Bande
sichtbar, doch es lag eine ausgedehnte Degeneration vor (basierend auf
dem abweichenden Verhältnis
von 28S:18S) und es wurden zahlreiche kleinere Banden beobachtet. Die
Probe mit 40% Ammoniumsulfat schien größtenteils intakt, die Ausbeute
war 10 Mal höher
als bei 30%. Diese Experimente deuten zwar auf eine Minimalanforderung
von 30-40% Ammoniumsulfat für den
Schutz der Gewebe-RNA, doch die wirksame Konzentration hängt von
dem Gewebetyp, der Größe des Gewebefragmentes,
der Lagertemperatur und der Lagerdauer ab.
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Unter
stringenteren Inkubationsbedingungen ist eine höhere Ammoniumsulfatkonzentration
für die Konservierung
der RNA notwendig. Zum Schutz der RNA in Gewebeproben sind bei 25°C zum Beispiel 55
g/100 ml erforderlich und, wie in Beispiel 6 beschrieben, sind bei
37°C anscheinend
70 g/100 ml für den
maximalen Schutz der RNA in Gewebeproben erforderlich. Außerdem liefern
zumindest eini ge Studien bei Lagerung der Proben in 55 g oder weniger Ammoniumsulfat
bei 37°C über 24 Stunden
teilweise degenerierte RNA, wie aus einem 1:1-Verhältnis von 28S:18S-rRNA
geschlossen werden kann. Die Daten sind in 3 dargestellt.
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Beispiel 6
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Verstärkung der
Potenz der RNA-Konservierungsmedien bei extremen Temperaturen durch
Optimierung von pH und Ammoniumsulfatkonzentrationen
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Die
Wirkung von pH und Ammoniumsulfat bei extremen Temperaturen wurde
bewertet. Frische Mäuseleber
wurde in 4 Formulierungen der Testlösung der RNA-Konservierungsmedien
gelegt und bei Raumtemperatur bzw. 37°C über 24 Stunden gelagert. Die
RNA wurde aus den Gewebeproben extrahiert und mittels denaturierender
Agarosegelelektrophorese analysiert. Die Formulierung, die 55 g/100 ml
Ammoniumsulfat mit pH 7,0 enthielt, war bei Raumtemperatur wirksam,
schützte
die RNA aber bei 37°C
nicht vollständig.
Eine Kombination aus niedrigem pH (5,0) und einer höheren Ammoniumsulfatkonzentration
(70 g/100 ml) war bei hohen Temperaturen wesentlich wirksamer als
die Originalformulierung und lieferte nach 3 Tagen bei 37°C intakte
RNA. Keine der Modifikationen (niedriger pH oder höhere Ammoniumsulfatkonzentration)
alleine verstärkte
die Stabilität
der RNA wesentlich über
die der Originalformulierung hinaus. Die Daten sind in 4 dargestellt.
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Beispiel 7
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Spezifität von Ammoniumsulfat
bei der Wirksamkeit von RNA-Konservierungsmedien
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Es
wurden vier weitere Formulierungen der Test-RNA-Konservierungsmedien
hergestellt. Das Ammoniumsulfat wurde durch sättigende Mengen Ammoniumcarbonat,
Ammoniumchlorid, Kaliumsulfat oder Magnesiumsulfat ersetzt. Frische
Leberproben wurden in diesen Puffern 3 Tage lang bei 25°C bzw. 37°C inkubiert.
Die RNA wurde extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese analysiert.
Lediglich die Ammoniumsulfatsteuerung verhinderte eine Degeneration
der RNA. Ein maximaler Schutz scheint hohe Konzentrationen von Ammonium-
und Sulfationen zu erfordern. Ammoniumsulfat ist wahrscheinlich
das wirksamste der getesteten Salze, da es in Wasser weitaus löslicher
ist als die anderen Salze und Formulierungen mit sehr hohem Salzgehalt
ermöglicht.
Diese Hypothese wurde durch die Bewertung zweier esoterischer (und
teurerer) Salze, Cäsiumsulfat
(welches relativ löslich
ist – Sättigung
bei 362 g/100 ml) und Cäsiumchlorid
(70 g/100 ml), in Frage gestellt. Diese Salze ersetzten (in gleicher
Menge) das Ammoniumsulfat in der in Beispiel 2 beschriebenen Lösung und
den zuvor verarbeiteten Leberproben. Cäsiumsulfat und Cäsiumchlorid ermöglichten
einen Teilschutz der Leber-RNA bei 4°C. Zusammengefasst deuten die
Daten darauf hin, dass von den getesteten Salzen Ammoniumsulfat RNA
vor der Degeneration in intakten Geweben überlegen schützen kann.
Der Teilschutz, der nach Meinung der Erfinder auf den hohen Konzentrationen anderer
Salze beruht, deutet jedoch auf einen gemeinsamen Wirkmechanismus
mit variierendem Wirkungsgrad hin. Die Daten sind in 5 dargestellt.
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Beispiel 8
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RNA, isoliert aus bei
4°C in RNAlaterTM gelagerten Säugetiergeweben
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Frische
Proben von Gehirn, Herz, Niere, Leber und Milz von Mäusen wurden
in eine wie gemäß der Lehre
von Beispiel 2 hergestellte RNAlaterTM-Lösung gelegt
und bei 4°C
gelagert. Nach einer Inkubation von 1, 2 bzw. 4 Wochen wurde die
RNA aus den Gewebeproben extrahiert und mittels denaturierender
Agarosegelelektrophorese analysiert. Sämtliche RNA-Proben waren intakt.
Frische Proben von Gehirn, Niere, Leber und Milz von Mäusen wurden
in 10 Volumina RNAlaterTM-Lösung gelegt und bei 4°C gelagert.
Nach einer Inkubation von 1, 2 bzw. 4 Wochen wurden Gewebefragmente äquivalenten
Gewichts entfernt und verarbeitet. Die Gewebeproben wurden einzeln
in eine Guanidiniumisothiocyanat-Lyselösung gelegt, homogenisiert
und mit Hilfe des RNAqueousTM-Kits von Ambion
(wie in Beispiel 20 beschrieben) isoliert. Die RNA-Konzentration
wurde durch Messen der Extinktion bei O.D.260 ermittelt.
Die RNA wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, mittels Formaldehyd/Agarose-Gelelektrophorese
analysiert.
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Sämtliche
RNA-Proben wurden basierend auf sauberen, scharfen Banden ribosomaler
RNA in einem 2:1-Verhältnis
von 28S:18S als "intakt" bewertet. Darüber hinaus
wurde die Gesamtqualität
mit Hilfe eines sichtbaren Hintergrundausstrichs heterogener RNA
und fehlender sichtbarer Zersetzungprodukte aus ribosomaler RNA
bewertet. Die Daten sind in 6 dargestellt.
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Beispiel 9
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RNA, isoliert aus bei
Umgebungstemperatur (25°C) in
RNAlaterTM gelagerten Säugetiergeweben
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Frische
Proben von Gehirn, Herz, Niere, Leber und Milz von Mäusen wurden
in eine RNAlaterTM-Lösung gelegt und bei 25°C (Umgebungstemperatur)
gelagert. Nach einer Inkubation von 2 bzw. 4 Wochen wurde die RNA
aus den Gewebeproben extrahiert und mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
wie zuvor beschrieben analysiert. Die nach zwei Wochen rückgewonnene
RNA war intakt. Die nach 1-monatiger Inkubation rückgewonnene RNA
war gemäß Bewertung
des Aussehens der 18S- und 28S-Banden der ribosomalen RNA noch immer zu
etwa 50% intakt. Die Daten sind in 7 dargestellt.
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Beispiel 10
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RNA, isoliert aus bei
extremen Temperaturen (37°C) in
RNAlaterTM gelagertem Säugetiergewebe
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Frische
Proben von Leber, Niere und Milz von Mäusen wurden in eine RNAlaterTM-Lösung gelegt
und bei 37°C
gelagert. Nach 3-tägiger
Inkubation wurde die RNA aus den Gewebeproben extrahiert und mittels
denaturierender Agarosegelelektrophorese wie zuvor beschrieben analysiert.
Die isolierte RNA war intakt. Die RNA, die aus 1 Woche bis 10 Tage
inkubierten Geweben isoliert wurde, ist teilweise degeneriert (zu
etwa 50% intakt). Diese RNA ist noch immer ein geeignetes Substrat
für Nukleaseschutztests
oder RT-PCR (reverse Transkriptase-Polymerasekettenreaktion), beides Verfahren,
die dem Fachmann bekannt sind. Die Daten sind in 8 dargestellt.
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Beispiel 11
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RNA, isoliert aus bei
4°C in RNAlaterTM gelagertem Gewebe von Amphibien Fischen,
Insekten, Bakterien und Pflanzen
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Der
Erfinder testete die Wirksamkeit von RNAlaterTM bei
der Konservierung von RNA in Xenopusherz und -leber, Goldfischleber,
einem ganzen Käfer,
einer ganzen Drosophila, E. coli, Tabak und Luzerne. Sie wurden
jeweils in eine RNAlaterTM-Lösung gelegt
und bei 4°C
gelagert. Nach 24-stündiger Inkubation
wurde die RNA aus den Proben extrahiert und mittels denaturierender
Agarosegelelektrophorese wie in Beispiel 1 beschrieben analysiert.
Sämtliche RNA
erschien intakt. Dies belegt die Wirksamkeit von RNAlaterTM als für
Gewebe verschiedener Organismen nützliches allgemeines Reagens.
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Beispiel 12
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Nachweis der
Eignung von RNAlaterTM-RNA als Target der
Northern-Blot-Hybridisierungsanalyse
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Frische
Proben von Leber, Niere und Milz von Mäusen wurden 24 Stunden lang
bei 25°C
bzw. 37°C
inkubiert. Die RNA wurde extrahiert, mittels denaturierender Agarosegelelektrophorese
erneut gelöst,
auf eine positiv geladene Nylonmembran (Brightstar PlusTM,
Ambion, Austin, Texas) übertragen und
mit einer radioaktiv markierten Antisense-β-Actin-RNA-Sonde gemäß den Empfehlungen
des Herstellers (Northern MaxTM-Kit, Ambion,
Austin, Texas) hybridisiert. Das diskrete Signal, das dem in allen Proben
nachgewiesenen β-Actintranskript
von 1,8 kb entspricht, deutet darauf hin, dass die Boten-RNA in sämtlichen
Proben vollständig
intakt und für
die Hybridisierung durch Northern-Blot-Analyse verfügbar war.
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Beispiel 13
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Eignung von
RNAlaterTM-RNA als Schablone für die RT-PCR-Analyse
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RNA,
die aus in RNAlaterTM bei 37°C 24 Stunden
lang gelagerter Leber, Milz, Niere und Hoden von Mäusen hergestellt
worden war, wurde als Schablone für die RT-PCR von zwei PCRTM-Primer-Paaren für konstitutiv exprimierte Gene
(House keeping-Gene Cyclophilin und RIG/S15) bei einer Multiplex-RT-PCR-Amplifikation
verwendet. In allen Fällen
erhielt man die erwarteten Produkte (Cyclophilin mit 216 Basenpaaren,
RIG/S15 mit 324 Basenpaaren). Daher eignet sich die rückgewonnene
RNA für
die RT-PCR-Analyse.
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Beispiel 14
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Verwendung
der RNA-Konservierungsmedien zum Schutz klinischer Proben
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Es
besteht ein wachsender Trend zur genetischen Analyse humaner klinischer
Proben mittels RT-PCR. Zu diesen klinischen Proben gehören feste Tumore,
isolierte Zellen, Serum, Urin, Blut oder Kot. Biopsien fester Tumore
werden häufig
zur Expression spezifischer Indikatorgene wie p53, dessen abweichende
Expression eine zentrale Rolle bei einer Reihe von Krebsarten spielt,
analysiert. Aus normalem oder leukämischem Blut gewonnene weiße Blutzellen
werden häufig
bezüglich
der Expression von Interleukingenen analysiert. Urin, Blut, Serum,
Plasma und Kot werden häufig
auf die Anwesenheit pathogener Organismen hin analysiert. Bei einem
erwarteten Verwendungszweck können
RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
als Haltepuffer für
in einem klinischen Umfeld isolierte Patientenmuster verwendet werden. Die
RNA in diesen Proben wäre
dann bis zur Übertragung
der Proben in ein Laborumfeld, wo intakte RNA zur Analyse extrahiert
wird, geschützt.
Bei einem erwarteten Verwendungszweck können RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
zur Stabilisierung normalerweise instabiler viraler RNA (z.B. HIV)
in Blutprodukten zur anschließenden
Diagnose verwendet werden.
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Beispiel 15
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien zur Konservierung von Feldmustern
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Feldbiologen
auf der ganzen Welt stehen dem gemeinsamen Problem gegenüber, wie
die vor Ort gesammelten Proben für
die spätere
Analyse im Labor konserviert werden können. Oft wird die Erforschung
der RNA-Expression aufgrund der logistischen Schwierigkeiten beim
Gefrorenhalten der Muster in Trockeneis oder flüssigem Stickstoff einfach vermieden.
Bei einem erwarteten Verwendungszweck kön nen RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
von Wissenschaftlern, die Proben bis zu einer späteren Rückführung in die Laborumgebung
konservieren müssen, als
Haltepuffer für
vor Ort isolierte Muster verwendet werden. Ein wichtiger Nutzen
von RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
ist, dass kleine Muster (z.B. Mikroorganismen) intakt bleiben. Daher
können
komplexe Muster wie z.B. eine aus Wasserproben isolierte Mikroorganismenpopulation
en masse konserviert, im Labor nach Klassifikation sortiert und
anschließend
zur Genexpression analysiert werden.
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Beispiel 16
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien als Präparationsmedium
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Biologen
müssen
häufig
eine komplizierte Präparation
durchführen,
um ein Muster für
die RNA-Analyse zu isolieren. Oft bedeutet die Zeitverzögerung,
dass die aus der Probe isolierte RNA eine schlechte Qualität aufweist.
Entwicklungsbiologen, die die frühe
Entwicklung von Mäuseembryos
untersuchen, müssen
zur Isolierung früher
Embryos aus der Dezidua des Uterus peinlich genaue Präparationen
durchführen.
In einem anderen Beispiel müssen Neuroanatomen
komplizierte Präparationen
durchführen,
um einen speziellen Teil eines Gehirns zur RNA-Analyse zu entfernen.
Bei einem erwarteten Verwendungszweck wären RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
ein sehr wirksames Präparationsmedium.
Durch Eintauchen einer Probe in RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
wird die RNA bei der Präparation
geschützt
und die Probenintegrität
gleichzeitig bewahrt (andere Reagenzien wie z.B. Guanidinium würden eine
umfangreiche Zelllyse bewirken und die Präparation gefährden).
Die Verwendung von RNAlaterTM oder anderen
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
würde eine längere Präparation
einer Probe ohne die Angst vor einer Degeneration der RNA in der
Probe erleichtern.
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Beispiel 17
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien zur Konservierung von Proben bei Tests
auf Krankheitserreger
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Die
Nukleinsäureanalyse
für den
Nachweis und die Klassifizierung pathogener Organismen ist eine
schnell wachsende Technologie. Bei einem erwarteten Verwendungszweck
können
RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
als Haltepuffer für
von Gesundheitsinspektoren vor Ort gesammelte Muster verwendet werden.
Durch Legen der Proben in RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
würde die
RNA in den Proben konserviert. Die Proben könnten dann mittels Nukleinsäuretechnologie
auf das Vorhandensein pathogener Organismen getestet werden. Ein
USDA-Inspektor könnte beispielsweise
Fleischproben aus einem Schlachthaus sammeln und sie in RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
legen. Die RNA in pathogenen Organismen auf der Oberfläche der
Probe würde
intakt konserviert bleiben. Das Fleisch kann später aus der Probe entfernt,
die Krankheitserreger aus RNAlaterTM oder
anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien rückgewonnen
und die RNA zur Analyse isoliert werden. Ein wichtiges Merkmal von
RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
ist, dass sie Bakterien abtöten,
aber nicht zur Zelllyse führen.
Daher verändert
sich der Titer pathogener Organismen während der Lagerung der Proben
nicht und die offensichtliche Anzahl wird nicht verzerrt; außerdem können die
Proben auch mikroskopisch auf zusätzliche Informationen hin analysiert werden.
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Beispiel 18
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien zur Konservierung von Krankheitserregern
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Jedes
Jahr werden Tausende von Mustern gelagert und auf Trockeneis zu
Zentrallabors geschickt, die eine RNA-Analyse zum Nachweis von Krankheitserregern
durchführen.
Bei einem erwarteten Verwendungszweck können RNAlaterTM oder
andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
als Transportpuffer für
die Konservierung der RNA in infektiösen Krankheitserregern verwendet
werden.
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RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
erlauben den Transport der Proben bei (oder nahe) Umgebungstemperatur ohne
Angst vor einer RNA-Degeneration. Eine Organisation, die sowohl
von dem zusätzlichen
Schutz, den RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
bieten, als auch von signifikanten Einsparungen bei den Transportkosten profitieren
würde,
ist The Centers For Disease Control (CDC), die viele Proben von
Mensch und Tier zum Test auf Krankheitserreger erhält.
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Beispiel 19
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien bei der FACS-Sortierung
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Bei
der fluoreszenzaktivierten Zellsortierung (FACS) handelt es sich
um ein Verfahren, bei dem Zellen in Suspension aufgrund von Unterschieden der
Zelloberflächenmarker
getrennt werden können. Wir
erwarten die Verwendung von RNAlaterTM oder anderen
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
als Suspensionslösung
für Zellen,
die durch eine FACS-Vorrichtung laufen sollen. Auf diese Weise würde die
RNA in den Zellen konserviert. Sobald die Zellen sortiert sind,
kann intakte RNA für
die Analyse isoliert werden.
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Beispiel 20
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Verwendung
von RNA-Konservierungsmedien zur Konservierung von Bodenbakterien
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Mit
der Entwicklung der RT-PCR-Methodik zur Identifizierung von Bakterienspezies
besteht ein wachsender Bedarf an Verfahren zur Isolierung von Bodenbakterien
aus Erde für
die anschließende RNA-Isolierung.
Bakterien-RNA ist jedoch extrem labil und degeneriert während des
Isolierungsprotokolls rasch. Ein erwarteter Verwendungszweck von RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
ist ein erster Schritt bei der RNA-Isolierung aus Bodenbakterien.
Die Erde kann in RNAlaterTM oder anderen
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
dispergiert werden, was zu einem unverzüglichen Schutz der RNA in den Bakterien
führt,
die Bakterien jedoch intakt gehalten werden. Die Erde kann dann
durch Zentrifugieren mit niedriger Drehzahl sicher entfernt werden;
anschließend
können
die Bakterien durch Zentrifugieren mit höherer Dreh zahl rückgewonnen
werden. RNAlaterTM oder andere erfindungsgemäße RNA-Konservierungsmedien
verhindern, dass die RNA während des
Isolierungsverfahrens degeneriert.
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Beispiel 21
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Verfahren
zur Isolierung von in RNAlaterTM oder anderen
erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
konservierter RNA
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Mehrere
Verfahren zur Isolierung von RNA aus Gewebeproben wurden mittels
in RNA-Konservierungsmedien konserviertem Gewebe bezüglich ihrer
Eignung bewertet. Mehrere solche Verfahren können mit Kits von Ambion durchgeführt werden.
Die Kits von Ambion sind natürlich
für die
Isolierung von RNA aus in RNA-Konservierungsmedien
konservierten Geweben nicht erforderlich, und die Verwendung anderer
Verfahren, oder Kits zur Isolierung von RNA aus in RNA-Konservierungsmedien
konservierten Geweben und Zellen ist durch die vorliegende Beschreibung
abgedeckt. Diesbezüglich
können
beispielsweise alle bekannten Verfahren zur Isolierung von RNA,
z.B. die von Boom et al. (selektive Bindung und Retention von Nukleinsäure an Glasmatrix – QiaprepTM, Qiagen, Inc.), Chomczynski et al. (TrizolTM, MRC), Macfarlane et al. (Catrimox 14TM, Iowa Biotechnology, Inc.), Bugos et al.
(Guanidin:Lithiumchlorid) oder Auffray et al. (LiCl:Harnstoffextraktion)
oder Kits zur Durchführung
solcher Verfahren eingesetzt werden.
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Die
nachfolgenden speziellen Beispiele beschreiben die Verwendung von
Ambion-Kits zur
Isolierung von RNA aus in RNAlaterTM oder
anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
gelagerten Gewebeproben oder Zellen. Es wird erwogen, dass Ambion
sich eventuell zum Verkauf eines kombinierten Kits für die Konservierung
von RNA in Gewebeproben oder Zellen und die anschließende Isolierung
der RNA aus diesen Proben entschließt.
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Beispiel 22
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Isolierung von Zell-RNA
aus in RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
konservierten Proben mit Hilfe des ToTally RNATM-Kits
von Ambion
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Das
ToTally RNATM-Kit von Ambion ist ein Guanidinium/Säurephenol-Verfahren
zur Herstellung von Zell-RNA.
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Um
den Nutzen der Konservierung einer Gewebeprobe mit einer Kombination
aus RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
und dem ToTally RNATM-Verfahren zu belegen,
wurden in RNAlaterTM gelagerte Gewebeproben
entnommen und in 10 Volumina einer Guanidiniumisothiocyanat-Lyselösung aus
4M Guanidiniumhydrochlorid, 0,5% Sarcosin, 25 mM Natriumcitrat und
0,1M 2-Mercaptoethanol homogenisiert. Die Proteine werden durch
Extraktion mit gleichen Volumina Phenol:Chloroform (1:1) und anschließendes Zentrifugieren
zur Trennung der wässrigen
und der organischen Phase entfernt. Die wässrige Phase wird rückgewonnen
und ein zweites Mal mit Phenol bei pH 4,7 extrahiert. Diese zweite
Extraktion teilt die verbleibenden Proteine in der organischen Phase
ab und der niedrige pH zwingt die DNA in die organische Phase. Die
RNA verbleibt in der wässrigen
Phase. Die wässrige
Phase wird durch Zentrifugieren rückgewonnen. Die RNA wird durch
Ausfällen
mit 0,3M Natriumacetat und 2,5 Volumina Ethanol aus der wässrigen
Phase rückgewonnen.
Die Ergebnisse sind in 9 dargestellt.
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Beispiel 23
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Isolierung von Zell-RNA
aus in RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
konservierten Proben mit Hilfe des RNAgueousTM-Kits
von Ambion
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Das
RNAqueousTM-Kit von Ambion ist ein Guanidiniumlyseverfahren
zur Isolierung von RNA, das keine organischen Lösungsmittel benötigt. Stattdessen
basiert es auf der selektiven Adsorption von RNA auf einem Glasfaserfilter.
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Um
den Nutzen der Kombination des RNAqueousTM-Kits
von Ambion mit RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
zu belegen, wurden in RNAlaterTM gelagerte
Gewebeproben entnommen, direkt in die Guanidiniumisothiocyanat-Lyselösung in
RNAqueousTM übertragen und homogenisiert.
Das Homogenat wurde auf einen Glasfaserfilter aufgetragen und mit
mehreren Puffern, die Protein und DNA entfernen, gewaschen. Die
reine RNA wurde anschließend
mit Wasser aus dem Filter eluiert. Die Kopplung von RNAlaterTM oder anderen erfindungsgemäßen RNA-Konservierungsmedien
mit RNAqueousTM besitzt den Vorteil, dass während des
gesamten Verfahrens keine ätzenden oder
krebserregenden organischen Reagenzien (Phenol, Chloroform, Ethanol,
Essigsäure,
usw.) verwendet werden. Frische Proben bzw. in RNAlaterTM konservierte
Proben wurden in 10 Volumina einer Lösung aus 4M Guanidiniumhydrochlorid,
1 % Sarcosin, 25 mM Natriumcitrat, 0,1M 2-Mercaptoethanol und 2%
Triton X-100 homogenisiert. Das Homogenat wird zweimal verdünnt und über einen
Glasfaserfilter geleitet. Unter diesen Bedingungen binden sich Nukleinsäuren an
den Filter und die Proteine werden ausgewaschen. Mehrere aufeinander
folgende Waschgänge
mit hohem Salz- und Ethanolgehalt waschen die DNA selektiv aus und
hinterlassen nur die an den Filter gebundene RNA. Die RNA wird nachfolgend durch
Elution mit heißem
Wasser rückgewonnen.
Die Ergebnisse sind in 9 dargestellt.
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Beispiel 24
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Verwendung von fester
RNAlaterTM zur Konservierung von Nukleinsäure in flüssigen Proben
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Die
festen Komponenten der bevorzugten RNA-Konservierungszusammensetzung
können
zur Stabilisierung direkt in einer flüssigen Probe gelöst, einem
Probe/Flüssigkeit-Gemisch
zugegeben oder einer Probe, die vor dem Sammeln einer Probe oder eines
Probe/Flüssigkeit-Gemisches
in eine Flüssigkeit
gegeben wurde oder in einem Sammelbehälter vorliegt, zugegeben werden.
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Die
festen Komponenten können
in einem Trockenmischer so zu der entsprechenden Zusammensetzung
gemischt werden, dass die bevorzugte Salz-, Puffer- und Chelatbildnerkonzentration
in Lösung
bei Zugabe zu einer wässrigen
Probe und Lösen
erreicht wird. Die zuvor abgemessenen Aliquote pulverisierter, trocke ner
Komponenten können
in Probensammelbehälter
gegeben und ein geeignetes Probenvolumen hinzu gegeben werden. Der
Sammelbehälter
würde dann
gerührt,
wobei sich die RNAlaterTM-Komponenten in
der Lösung
lösen.
Dadurch wäre
der Experimentator der Probe nur minimal ausgesetzt; dies wäre ein bevorzugtes
Verfahren zur Stabilisierung von Nukleinsäuren in einem biologischen
Muster wie Blut oder Urin. Alternativ können die trockenen Komponenten
zu Tabletten gepresst und als Schüttmasse gelagert werden. Die
Tabletten wären
ein zweckmäßiges Lagerformat
und können einer
Probe jeder beliebigen Größe in jedem
beliebigen Behälter
in der korrekten Menge zugegeben werden. Dies wäre ein bevorzugtes Verfahren
für das Sammeln
von flüssigen
Proben vor Ort aus solchen Quellen wie Wasserreservoirs, Abwasseranlagen oder
der Milchindustrie. Die Hauptvorteile der Verwendung des RNA-Konservierungsreagens
im Trockenzustand wären
die Gewichtseinsparungen bei Lagerung und Transport, ein weniger
wahrscheinliches Austreten fester Komponenten und ein reduziertes
Volumen, da die Konservierung von flüssigen Proben mit trockenen
Reagenzien das Endvolumen der Probe auf ein Minimum reduzieren würde.
-
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