Preparación de islotes fetales congelados de primates no humanos para la secuenciación combinada de ARN de un solo núcleo y la secuenciación ATAC, y la metabolómica a granel

Resumen

Este protocolo describe los procedimientos para aislar núcleos de alta calidad de islotes pancreáticos congelados de primates no humanos para su uso en la secuenciación simultánea de ARN de un solo núcleo y la secuenciación ATAC, preservando la fracción citosólica a granel para análisis metabolómicos de las mismas muestras.

Resumen

Un reto en los estudios con tejido recogido de múltiples cohortes es evitar los efectos de lote cuando se preparan para experimentos multiómicos a gran escala, como la secuenciación combinada de ARN de una sola célula y la metabolómica. El método del estudio actual utiliza islotes pancreáticos congelados rápidamente de primates fetales no humanos recolectados durante un lapso de dos años para su entrada en la secuenciación de ARN de un solo núcleo y los ensayos de secuenciación ATAC. La fracción citosólica generada durante la extracción nuclear se retuvo para la electroforesis capilar posterior-espectrometría de masas y la posterior cuantificación de metabolitos. Este método permite el análisis masivo de metabolitos que contribuyen a los cambios en los paisajes transcriptómicos y epigenómicos dentro de las condiciones experimentales. Es aplicable a muchos tipos de tejidos y maximiza la cantidad de información que se puede extraer de muestras que no están fácilmente disponibles. A medida que se aprecia cada vez más la contribución del metabolismo al establecimiento de la identidad celular a través de modificaciones epigenéticas, son oportunas y necesarias técnicas que permitan identificar la contribución de metabolitos en tipos celulares específicos.

Introducción

Los islotes pancreáticos de Langerhans son fundamentales para el tratamiento de la tolerancia a la glucosa a lo largo de la vida. La falta de ajuste adecuado de los niveles de glucosa en sangre a través de la hormona reductora de la glucosa, la insulina, o la hormona que aumenta la glucosa, el glucagón, da lugar a la diabetes mellitus¹. Los factores de riesgo modificables para minimizar el riesgo de diabetes incluyen el ejercicio y la dieta. Además, cada vez está más claro que la dieta materna durante el embarazo también tiene un efecto sobre la susceptibilidad de la descendencia a

Protocolo

La recuperación de islotes se llevó a cabo de acuerdo con las directrices del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) del Centro Nacional de Investigación de Primates de Oregón (ONPRC) y la Universidad de Salud y Ciencia de Oregón y fue aprobada por la ONPRC IACUC. La ONPRC se rige por la Ley de Bienestar Animal y las Regulaciones aplicadas por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) y la Política del Servicio de Salud Pública sobre el Cuidado y el Uso Humanitario del Laboratorio. El protocolo aquí se aplicó a los islotes de macacos Rhesus fetales que se necropsiaron en el día de gestación 145 (la....

Resultados

La calidad de los resultados de la secuenciación depende en gran medida de la calidad de los insumos nucleares. La formación de burbujas nucleares y el daño a la membrana nuclear externa darán lugar a la contaminación ambiental del ARN y el ADN en el análisis, lo que introducirá ruido en los datos. Un extracto nuclear puro tendrá evidencia mínima de núcleos encapsulados con componentes citoplasmáticos (Figura 2A) o sobredigestión, evidenciada por.......

Discusión

Históricamente, los métodos de aislamiento nuclear para la secuenciación de ARN de un solo núcleo y ATAC han utilizado tampones que contienen detergentes que son incompatibles con la cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS), una técnica común utilizada para la cuantificación de metabolitos^16,17. El protocolo actual permite la combinación de técnicas transcriptómicas y metabolómicas a partir de la misma .......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
33 G rat brain cannula injector	Protech International	8IC315IS5SPC	For duct cannulation and pancreas inflation
Penicillin/Streptomycin	Fisher	15-140-122	For RT media
FBS	Millipore/Sigma	F4135-500ML	For RT media
RPMI 1640	Thermo Fisher Scientific	11-875-135	For RT media
Collagenase P	Sigma Aldrich	11213865001	For digestion of pancreas
Bovine Dnase I	Sigma Aldrich	11284932001	For RT media and isolation
Dextrose	Fisher	D16-1	Final concentration will be 2.8 mM
Calcium Chloride	Fisher	C4901-500G	Final concentration will be 0.5 mM
HEPES	Gibco	15630-080	Final concentration will be 10 mM
Bovine Serum Albumin (BSA) Fraction 5	Research Products International	A30075100	Final concentration will be 0.5 mg/mL
Dulbecco's Modified Eagle Medium	Gibco	11966025	For handpicking islets
20x Nuclei Buffer	10X Genomics	2000153/2000207
Digitonin (5%)	Thermo Fisher Scientific	BN2006	Digitonin may need to be warmed to 65 °C to dissolve white precipitate
MACS SmartStrainers (30 µM)	Miltenyi Biotec	130-098-458
MACS BSA Stock Solution (10%)	Miltenyi Biotec	130-091-376
IGEPAL CA-630	Sigma Aldrich	i8896	Prepare a 10% stock using MilliQ water
Trizma Hydrochloride Solution, pH 7.5	Sigma Aldrich	T2319-1L
Sodium Chloride Solution, 5 M	Sigma Aldrich	S6546-1L
Magnesium Chloride Solution, 1 M	Sigma Aldrich	M1028-100mL
Sigma Protector Rnase inhibitor	Sigma Aldrich	3335402001
DTT	Research Products International	D11000-5.0
Rnase-Free Disposable Pellet Pestles	Fisher Scientific	12-141-368
Tween 20	Fisher Bioreagents	BP337-500	Prepare a 20% stock using MilliQ water
Nuclease-Free Water	Promega	PR-P1193
DNA LoBind Tubes (5 mL)	Eppendorf	30108310
Cryovials (1.5 mL)	VWR	20170-225
Posi-Click Tubes (0.6 mL)	Denville	C-2177
Trypan Blue (0.4%)	Thermo Fisher Scientific	T-10282
Dual-Chamber Cell Counting Slides	Bio-Rad	1450011
MiiliQ Ultrapure Water System	Millipore/Sigma	7003/05/10/15
5 kDa cut-off filter	HMT Metabolome Technologies
Internal Standards	HMT Metabolome Technologies
P10, P20, P200, and P1000 Pipettes	Eppendorf	2231000602
Pipette Tips, 10 µL	VWR	76322-528
Pipette Tips, 1000 µL	Thermo Fisher Scientific	21-236-2A
Pipette Tips, 20 µL	Genesee Scientific	23-404
Pipette Tips, 200 µL	USA Scientific	1120-8810
Phase Contrast Microscope	Olympus	BX41-PH-B
Countess II Automated Cell Counter	Thermo Fisher Scientific	AMQAX1000
DPBS (1x)	Gibco	14190-144
Allegra X-30R Centrifuge	Beckman-Coulter	B06315
RNase-ZAP	Sigma Aldrich	R2020