A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
يحدد هذا البروتوكول الإجراء الخاص بالفصل السريع لعينات ورم الإنسان والفأر لتسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية.
تحتوي عينات الأورام البشرية على عدد كبير من المعلومات حول بيئتها المكروية وذخيرتها المناعية. يعد التفكك الفعال لعينات الأنسجة البشرية إلى معلقات خلوية قابلة للحياة مدخلا مطلوبا لخط أنابيب تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNAseq). على عكس أساليب تسلسل الحمض النووي الريبي السائب ، يمكننا scRNAseq من استنتاج عدم تجانس النسخ في عينات الورم على مستوى الخلية الواحدة. أدى دمج هذا النهج في السنوات الأخيرة إلى العديد من الاكتشافات ، مثل تحديد الحالات الخلوية المناعية والأورام والبرامج المرتبطة بالاستجابات السريرية للعلاجات المناعية وأنواع أخرى من العلاجات. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام تقنيات الخلية الواحدة المطبقة على الأنسجة المنفصلة لتحديد مناطق الكروماتين التي يمكن الوصول إليها ذخيرة مستقبلات الخلايا T و B ، والتعبير عن البروتينات ، باستخدام الأجسام المضادة المشفرة بالحمض النووي (CITEseq).
تعد صلاحية وجودة العينة المنفصلة متغيرات حرجة عند استخدام هذه التقنيات ، حيث يمكن أن تؤثر بشكل كبير على التلوث المتبادل للخلايا المفردة بالحمض النووي الريبي المحيط ، وجودة البيانات ، والتفسير. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤدي بروتوكولات التفكك الطويلة إلى القضاء على مجموعات الخلايا الحساسة وتنظيم التوقيع الجيني للاستجابة للإجهاد. للتغلب على هذه القيود ، ابتكرنا بروتوكول تفكك عالمي سريع ، والذي تم التحقق من صحته على أنواع متعددة من أورام الإنسان والفئران. تبدأ العملية بالتفكك الميكانيكي والأنزيمي ، يليه الترشيح ، وتحلل الدم الأحمر ، والتخصيب الحي الميت ، وهو مناسب للعينات ذات المدخلات المنخفضة من الخلايا (على سبيل المثال ، خزعات لب الإبرة). يضمن هذا البروتوكول تعليقا نظيفا وقابلا للحياة أحادي الخلية له أهمية قصوى للجيل الناجح من مستحلبات حبيبات الجل (GEMs) ، والترميز الشريطي ، والتسلسل.
على الرغم من أن العديد من التطورات في أبحاث السرطان قد أدت إلى تطوير وموافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على العوامل التي تستهدف المستقبلات المثبطة المعبر عنها على الخلايا المناعية والسرطانية ، والمعروفة باسم مثبطات حصار نقاط التفتيش ، إلا أن مقاومة العلاج وتحديد الآليات التي تدفع استجابة المريض لا تزال صعبة1. إن التحدي المعقد المتمثل في توصيف عدم تجانس الورم على تنوعه الجزيئي والتفاعل المعقد بين الخلايا السرطانية والبيئة المكروية المناعية يتطلب أساليب جديدة لتشريح هذا النظام البيئي المعقد بدقة الخلية الواحدة. يعد فهم التعقيدات الجزيئية داخل الأورام وبيئاتها الدقيقة أمرا محوريا لتطوير الاستراتيجيات العلاجية وفك رموز البيولوجيا المعقدة الكامنة وراء تطور السرطان2. أصبح تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) شائعا بشكل متزايد لأنه يوفر تحليلا عالي الدقة للخلايا الفردية داخل عينات الورم المعقدة 3,4.
يشكل عدم تجانس الورم ، الذي يشمل التنوع الجيني والجيني والظاهري ، تحديا في الكشف عن تعقيدات بيولوجيا السرطان5. تميل الطرق التقليدية لتسلسل الحمض النووي الريبي المجمع إلى إخفاء ملامح التعبير الفريدة والأنماط الظاهرية لمجموعات الخلايا غير المتجانسة الموجودة داخل الأورام ، حيث تقوم هذه الطرق بمتوسط الإشارات عبر مجموعات الخلايا بأكملها4. في المقابل ، يسمح scRNA-seq بتشريح أنواع الخلايا الفردية ، والكشف عن التعبير الجيني المتنوع ، وأنماط القمع ، والحالات الخلوية التي يتم تجاهلهابخلاف ذلك 4,6. تكمن فرضية scRNA-seq في قدرته على فك تشفير التوقيعات الجينية والجزيئية للخلايا الفردية ، مما يحمل وعدا هائلا في اكتشاف علاجات جديدة للسرطان7.
من خلال فك رموز ملامح التعبير الجيني للخلايا السرطانية والخلايا اللحمية والمناعية المحيطة ، يمكن للباحثين تحديد أهداف علاجية جديدة وتطوير استراتيجيات الطب الوراثي الدقيقة المصممة خصيصا للمرضىالفرديين 6. علاوة على ذلك ، فإن تشريح الذخيرة المناعية داخل البيئة المكروية للورم يوفر رؤى حاسمة في التفاعل بين الخلايا السرطانية والمستجيبات المناعية ، مما يمهد الطريق للتدخلات العلاجية المناعية3. على الرغم من التقدم في استخدام scRNAseq على العينات السريرية ، فإن العديد من التحديات أثناء خطوات المعالجة يمكن أن تضر بسلامة الحمض النووي الريبي للخلية وصلاحيتها وجودة البيانات التي تم إنشاؤها. علاوة على ذلك ، يمكن أن تؤدي معالجة الأنسجة ذات الصلاحية المنخفضة للخلية إلى زيادة مستويات الحمض النووي الريبي المحيط في القطرات المتولدة أثناء تغليف الخلايا الفردية ، مما يؤدي إلى التلوث المتبادل والتعليق غير الصحيح لأنواع الخلايا ، في حين أن بروتوكولات التفكك الطويلة التي يتم إجراؤها عند 37 درجة مئوية يمكن أن تؤدي إلى زيادة تنظيم التوقيع الجيني للاستجابة للإجهاد في أنواع متعددة من الخلايا 8,9 ، 10.
يبدأ الإجراء التدريجي (الشكل 1 أ) الموضح في هذا البروتوكول بالتفكك الميكانيكي والأنزيمي السريع للأورام ، يليه الترشيح وإزالة الخلايا الميتة ، اعتمادا على صلاحية كل عينة ورم. في الوقت الحاضر ، تم التحقق من هذا الإجراء في سرطان الجلد11 ، القولون والمستقيم12 ، سرطان الخلايا الحرشفية في الرأس والرقبة13 ، عينات ورم البنكرياس والرئة (بيانات غير منشورة). تضمن هذه التقنيات توليد معلقات خلوية قابلة للحياة عالية الجودة ضرورية للتحليلات النهائية14. والجدير بالذكر أن إزالة خلايا الدم الحمراء ، الخالية من الحمض النووي الريبي المركب ، تصبح ضرورية لتنقية العينة15. يعمل التقييم اللاحق لعدد الخلايا والقضاء على الخلايا الميتة كشرط أساسي لنجاح توليد مستحلب حبة الجل 10x Genomics (GEM) ، والترميز الشريطي ، وزيادة استعادة النصوص والخلايا المتسلسلة دون تعريض استبعاد المجموعات السكانية الحساسة للخطر (على سبيل المثال ، العدلات والخلايا الظهارية)16. هذه الخطوات أساسية في إطلاق العنان لإمكانات تحليل دقة الخلية الواحدة داخل عينات الورم 9,10 ، والكشف عن ملفات تعريف التعبير الجيني الجديدة والتوقيعات المناعية اللازمة لدفع التدخلات العلاجية المبتكرة ، وتحديد نقاط الضعف الجديدة للورم.
امتثلت هذه الدراسة لجميع المبادئ التوجيهية المؤسسية المتعلقة بأخذ عينات الأنسجة البشرية. تم تلقي الموافقة المستنيرة من المرضى ، وتم إخفاء هوية بيانات العينة التي يمكن التعرف عليها. يتم جمع العينات في غرفة العمليات ، ووضعها في محلول RPMI أو محلول ملحي أو PBS ، وتأكيد إصابتها بالسرطان عبر قسم علم الأمراض قبل استخدامها في البحث. يجب تنفيذ جميع الخطوات ، باستثناء ما يشير إليه ، عند 4 درجات مئوية أو على الجليد. العمل داخل غطاء السلامة الحيوية عند معالجة الأنسجة البشرية. انظر جدول المواد للحصول على تفاصيل حول جميع المواد والكواشف والأدوات المستخدمة في هذا البروتوكول.
1. الحصول على العينة
2. الهضم الميكانيكي والأنزيمي
3. تصفية العينة
4. تحلل خلايا الدم الحمراء
5. عد الخلايا
6. إزالة الخلايا الميتة - كيت 1
ملاحظة: اعمل داخل غطاء السلامة الحيوية عند استخدام كواشف إزالة الخلايا الميتة ، حيث يمكن أن تتلوث بسهولة.
7. إزالة الخلايا الميتة - كيت 2
ملاحظة: اعمل داخل غطاء للسلامة البيولوجية عند استخدام كواشف المجموعة.
تم الحصول على خزعة سرطان الجلد المعلقة في RPMI ووضعها على الفور على الجليد. تم نقل العينة إلى أنبوب طرد مركزي دقيق سعة 1.5 مل يحتوي على 420 ميكرولتر من RPMI وإنزيمات الهضم ، وتم فرمها إلى قطع صغيرة باستخدام مقص ، وخضعت للهضم الأنزيمي اللاحق لمدة 15 دقيقة في خلاط حراري رأسيا 37 درجة مئوية (?...
يصف هذا البروتوكول تفكك عينات ورم الإنسان أو الفئران إلى تعليق خلية واحدة لتسلسل scRNA باستخدام نظام الموائع الدقيقة 10x Genomics. عند معالجة الأنسجة التي غالبا ما تأتي من سرطانات نادرة أو تشكل جزءا من التجارب السريرية الجارية أو التجارب الطويلة لأورام الفئران ، يجب الحفاظ على العينة على النحو ا?...
م.س-ف. تلقى تمويلا من بريستول مايرز سكويب ، Istari Oncology ، وكان مستشارا لعلاجات Galvazine.
تم دعم هذه الدراسة من قبل مؤسسة أديلسون للأبحاث الطبية (AMRF) ، وتحالف أبحاث سرطان الجلد (MRA) ، و U54CA224068. تم إنشاء الشكل 1 والشكل 4 والشكل 5 باستخدام BioRender.com.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1x PBS | Corning | 21-040-CV | |
10 mL serological pipette | Corning | 357551 | |
1000 μL low-retention pipette tips | Rainin | 30389213 | |
1000 μL low-retention wide pipette tips | Rainin | 30389218 | |
1000 μL pipette tips | Rainin | 30389212 | |
10x Magnetic Separator | 10x Genomics | 120250 | |
15 mL conical tubes | Corning | 430052 | |
2 mL aspirating pipette | Corning | 357558 | |
20 μL low-retention pipette tips | Rainin | 30389226 | |
20 μL pipette tips | Rainin | 30389225 | |
200 μL low-retention pipette tips | Rainin | 30389240 | |
200 μL pipette tips | Rainin | 30389239 | |
50 mL Polypropylene Conical Tube | Falcon | 352098 | |
60 x 15 mm Tissue Culture Dish | Falcon | 353004 | |
ACK Lysing Buffer | Gibco | A10492-1 | |
BD 1 mL syringe | Becton, Dickinson and Company | 3090659 | |
Bright-Line Hemocytometer | Hausser Scientific | 551660 | |
Calcium Chloride Solution | Sigma Aldrich | 2115-100ML | |
Cell Ranger | 10x Genomics | N/A | https://www.10xgenomics.com/support/software/cell-ranger/latest |
Cell counting slides for TC20 cell counter | Bio-Rad | 1450015 | |
CellTrics 30μm sterile disposable filters | Sysmex | 04-004-2326 | |
CellTrics 50μm sterile disposable filters | Sysmex | 04-004-2327 | |
Dead Cell removal Kit | Miltenyi Biotec | 130-090-101 | Store at -20 °C; kit 2 |
Dissecting Forceps, Fine Tip | VWR | 82027-386 | |
DNA LoBind Microcentrifuge tubes, 1.5 mL | Eppendorf | 22431021 | |
EasySepTM Dead Cell Removal (Annexin V) Kit | STEMCELL Technologies | 17899 | Store at 4 °C; Kit 1 |
Eppendorf centrifuge 5425R | Eppendorf | 5406000640 | |
Eppendorf centrifuge 5910R | Eppendorf | 2231000657 | |
Eppendorf Easypet 3 Electronic Pipette controller | Eppendorf | EP4430000018 | |
Eppendorf Thermomixer F1.5 Model 5384 | Eppendorf | EP5384000012 | |
FBS | Gibco | 26140-079 | Store at 4 °C, use in a Biological hood |
German Stainless Scissors | Fine Science Tools | 14568-12 | |
Leica Dmi1 Microscope | Leica Microsystems | 454793 | |
LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
MACS Multistand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | Rainin | 17014382 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-200XLS+ | Rainin | 17014391 | |
Pipet-Lite LTS Pipette L-20XLS+ | Rainin | 17014392 | |
Quadro MACS Magnet | Miltenyi Biotec | 130-091-051 | |
RPMI Medium 1640 (1x) | Gibco | 21870-076 | Store at 4 °C |
TempAssure 0.2 mL PCR 8-Tube strips | USA Scientific | 1402-4700 | |
Trypan blue stain 0.4% | Thermo Fisher Scientific | T10282 | |
Tumor Dissociation Kit, Human | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | Store at -20 °C, prepare enzymes according to kit instructions: Reconstitute lyophilized Enzyme H vial in 3 mL of RPMI 1640 Reconstitute lyophilized Enzyme R vial in 2.7 mL of RPMI 1640 Reconstitute lyophilized Enzyme A vial in 1 mL of Buffer A supplied with the kit. |
Tumor Dissociation Kit, Mouse | Miltenyi Biotec | 130-096-730 | Store at -20 °C, prepare enzymes according to kit instructions: Reconstitute lyophilized Enzyme D vial in 3 mL of RPMI 1640 Reconstitute lyophilized Enzyme R vial in 2.7 mL of RPMI 1640 Reconstitute lyophilized Enzyme A vial in 1 mL of Buffer A supplied with the kit. |
UltraPure Distilled Water | Invitrogen | 10977-015 | Store at 4 °C |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved