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Method Article
在这里, 我们提出了一个协议, 快速隔离高品质的核从新鲜或冷冻组织的下游大规模平行 RNA 测序。我们包括洗涤剂-机械和低渗-机械组织破坏和细胞裂解选择, 两者都可用于核分离。
探测单个细胞的基因表达可以识别细胞类型和细胞状态。单细胞 RNA 测序已成为研究细胞转录剖面的有力工具, 特别是在中枢神经系统等异质组织中。然而, 单细胞测序所需的分离方法可能导致基因表达和细胞死亡的实验改变。此外, 这些方法一般仅限于新鲜组织, 因此限制了对档案和生物银行材料的研究。单核 RNA 测序 (snRNA) 是转录研究的一种有吸引力的替代方法, 因为它能够准确地识别细胞类型, 允许对被冻结或难以分离的组织进行研究, 并减少离体诱导的转录。在这里, 我们提出了一个高通量协议, 用于快速隔离用于下游 snRNA 的原子核。这种方法可以从新鲜或冰冻的脊髓样本中分离细胞核, 并可与两个大型平行液滴封装平台结合使用。
神经系统由不同种类的细胞组成, 它们显示出各种形态、生化和电生理特性。虽然大量 RNA 测序对于确定不同条件下基因表达的组织范围变化是有用的, 但它排除了在单细胞水平上检测转录变化的方法。在单细胞转录分析的最新进展, 使异质细胞的分类根据他们的分子曲目的功能组, 甚至可以利用来检测一组最近活跃的神经元。1,2,3,4在过去十年中, 单细胞 RNA 测序 (scRNA) 的发展使得对单个细胞的基因表达进行研究, 从而为细胞类型的多样性提供了一种观点。5
大规模并行 scRNA 等可扩展方法的出现, 为序列异构组织 (包括中枢神经系统的许多区域) 提供了平台。6,7,8,9,10,11,12,13,14,15然而, 单细胞分离方法可导致细胞死亡以及基因表达的实验改变。16最近的工作已经适应了单细胞测序方法, 以便保存内源转录剖面。1,3,4,17,18,19这些策略特别适用于在感官刺激或行为之后检测即时早期基因 (腿部) 表达。3,4在未来, 这一策略也可用于研究疾病状态或对压力的反应组织的动态变化。在这些方法中, 单核 RNA 测序 (snRNA) 是一种很有前途的方法, 它不涉及应力诱导细胞的分离, 也可用于难以剥离的组织 (如脊髓) 以及冷冻组织。4,17,18,19根据以前的细胞核隔离方法改编, 20、21、22、23、25 snRNA 通常利用快速组织破坏和细胞在寒冷条件下裂解, 离心, 并从细胞碎片中分离细胞核。在多个微流控液滴封装平台上, 可隔离4核以进行下游下一代测序。4,7,24,25此方法允许在一个时刻的数以千计的细胞的转录活动的快照。
在分离和测序之前, 有多种策略可以从细胞中释放细胞核, 各有各自的优缺点。在这里, 我们描述和比较两个协议, 以实现从成人脊髓的细胞核隔离的下游大规模平行 snRNA: 洗涤剂-机械裂解和低渗-机械裂解。洗涤剂-机械裂解提供完整的组织破坏和更高的最终产量的细胞核。低渗机械裂解包括可控制的组织破坏程度, 为选择最终核产量的数量和纯度之间的平衡提供了机会。这些方法提供了可比的 RNA 产量, 每核检测到的基因数量和细胞类型的分析, 也可以成功地用于 snRNA。
所有的动物工作都是按照国家神经疾病研究所和中风动物护理和使用委员会批准的一项议定书进行的。男性和女性 ICR/CD-1 野生型小鼠的平衡样本, 在8和12周龄之间, 用于所有实验。应按照当地机构动物照料和使用委员会的指导方针处理小鼠。
1. 材料和缓冲器的制备
2. 脊髓的制备
3. 洗涤剂-机械细胞裂解
4. 低渗-机械细胞裂解
5. 均质和蔗糖密度梯度
6. 大规模平行 snRNA 排序: 学术平台7
7. 大规模平行 snRNA 排序: 商业平台26
在这里, 我们执行了从成年小鼠腰椎脊髓的细胞核分离, 用于下游大规模平行 RNA 测序。该协议涉及三主要组成部分: 组织中断和细胞裂解、均质化和蔗糖密度离心 (图 1)。在几秒钟内, 洗涤剂-机械裂解产生了一个粗核制备与大量的细胞核, 以及蜂窝和组织碎片 (图 2A, 表 2)。十五分钟后, 低渗-机械裂解产生了一个粗糙?...
本协议的最终目标是分离含有高质量 RNA 的细胞核, 用于下游转录分析。为了分析脊髓中的所有细胞类型, 我们调整了 snRNA 方法。起初, 我们发现典型的细胞分离方法对单细胞 RNA 测序无效, 因为脊髓神经元特别容易受到细胞死亡的影响。此外, 细胞分离方法诱导各种活动和应激反应基因的表达多达数个百倍。3,4,16考虑到单细胞制...
我们没有利益冲突的披露。
这项工作得到了机构 (1 齐亚 NS003153 02) 和 NIDCD (1 齐亚 DC000059 18) 的校内程序的支持。我们感谢李和杜伯特的技术支持和有益的讨论, 以及 c. 凯特审查手稿。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sucrose | Invitrogen | 15503-022 | |
1 M HEPES (pH = 8.0) | Gibco | 15630-080 | |
CaCl2 | Sigma Aldrich | C1016-100G | |
MgAc | Sigma Aldrich | M5661-50G | |
0.5 M EDTA (pH = 8.0) | Corning | MT-46034CI | |
Dithiothreitol (DTT) | Sigma Aldrich | 10197777001 | Add DTT just prior to use |
Triton-X | Sigma Aldrich | T8787 | |
Nuclease-free water | Crystalgen | 221-238-10 | |
1 M Tris-HCl (pH = 7.4) | Sigma Aldrich | T2194 | |
5 M NaCl | Sigma Aldrich | 59222C | |
1 M MgCl2 | Sigma Aldrich | M1028 | |
Nonidet P40 | Sigma Aldrich | 74385 | |
Hibernate-A | Gibco | A12475-01 | |
Glutamax (100x) | Gibco | 35050-061 | |
B27 (50x) | Gibco | 17504-044 | |
1x PBS | Crystalgen | 221-133-10 | |
0.04% BSA | New England Biolabs | B9000S | |
0.2 U/μL RNAse Inhibitor | Lucigen | 30281-1 | |
Oak Ridge Centrifuge Tube | Thermo Scientific | 3118-0050 | |
Disposable Cotton-Plugged Borosilicate-Glass Pasteur Pipets | Fisher Scientific | 13-678-8B | |
Glass Tissue Dounce (2 mL) | Kimble | 885303-002 | |
Glass large clearance pestle | Kimble | 885301-0002 | |
Glass small clearance pestle | Kimble | 885302-002 | |
T 10 Basic Ultra Turrax Homogenizer | IKA | 3737001 | |
Dispersing tool (S 10 N – 5G) | IKA | 3304000 | |
Trypan Blue Stain (0.4%) | Thermo Fisher Scientific | T10282 | |
40 μm cell strainer | Falcon | 352340 | |
MACS SmartStrainers, 30 μm | Miltenyi Biotec | 130-098-458 | |
Conical tubes | Denville Scientific | 1000799 | |
Sorvall Legend XTR Centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75004505 | |
Fiberlite F15-6 x 100y Fixed-Angle Rotor | Thermo Fisher Scientific | 75003698 | |
Sterological Pipettes: 5 mL, 10 mL | Denville Scientific | P7127 | |
Hemocytometer | Daigger Scientific | EF16034F | |
Chemgenes Barcoding Beads | Chemgenes | Macosko-2011-10 | |
RNaseZap RNase Decontamination Solution | Invitrogen | AM9780 | |
Falcon Test Tube with Cell Strainer Cap (35 μm) | Corning | 352235 | |
MoFlo Astrios Cell Sorter | Beckman Coulter | B25982 | |
Chromium i7 Multiplex Kit, 96 rxns | 10X Genomics | 120262 | |
Chromium Single Cell 3’ Library and Gel Bead Kit v2, 4 rxns | 10X Genomics | 120267 | |
Chromium Single Cell A Chip Kit, 16 rxns | 10X Genomics | ||
Tissue Culture Dish (60 mm x 15 mm) | Corning | 353002 |
An erratum was issued for: Isolation of Adult Spinal Cord Nuclei for Massively Parallel Single-nucleus RNA Sequencing. The Protocol section was updated.
Step 3.1 was updated from:
Place the lumbar spinal cord in a pre-chilled Dounce homogenizer and add 500 mL pre-chilled detergent lysis buffer.
to:
Place the lumbar spinal cord in a pre-chilled Dounce homogenizer and add 500 μL pre-chilled detergent lysis buffer.
Step 3.6 was updated from:
Pass an additional 1 mL low sucrose buffer over the 40 mm strainer, bringing the final volume to 3 mL of the low sucrose buffer and 500 mL of the lysis buffer.
to:
Pass an additional 1 mL low sucrose buffer over the 40 mm strainer, bringing the final volume to 3 mL of the low sucrose buffer and 500 μL of the lysis buffer.
Step 5.5 was updated from:
Once the centrifugation is complete, immediately decant the supernatant in a flicking motion.
NOTE: A residual volume (less than 400 mL) of sucrose buffer can be discarded if desired to produce a lower volume and cleaner final sample, but this residual volume does contain nuclei and can be preserved to maximize nuclei yield
to:
Once the centrifugation is complete, immediately decant the supernatant in a flicking motion.
NOTE: A residual volume (less than 400 μL) of sucrose buffer can be discarded if desired to produce a lower volume and cleaner final sample, but this residual volume does contain nuclei and can be preserved to maximize nuclei yield
Step 5.6 was updated from:
Using 100 mL - 1 mL of resuspension solution, resuspend the nuclei remaining on the wall. Avoid the myelin ‘frown’ that remains with the detergent-based preparation.
to:
Using 100 μL - 1 mL of resuspension solution, resuspend the nuclei remaining on the wall. Avoid the myelin ‘frown’ that remains with the detergent-based preparation.
Steps 6.1.1 - 6.1.4 were updated from:
to:
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