ריצוף RNA חד-תאי של עוברי עכברים שלמים מוטנטיים: מהאפיבלסט ועד סוף הגסטרולציה

Summary

מאמר זה קובע צינור להשעיה איכותית של תאים בודדים וגרעינים של עוברי עכברים גסטרולטיביים לצורך ריצוף של תאים בודדים וגרעינים.

Abstract

במהלך העשור האחרון, גישות חד-תאיות הפכו לתקן הזהב לחקר דינמיקה של ביטוי גנים, הטרוגניות של תאים ומצבי תאים בתוך דגימות. לפני התקדמות התא הבודד, ההיתכנות של לכידת הנוף התאי הדינמי ומעברי תאים מהירים במהלך ההתפתחות המוקדמת הייתה מוגבלת. במאמר זה, צינור חזק תוכנן לבצע אנליזה של תאים בודדים וגרעינים על עוברי עכברים מהיום העוברי E6.5 עד E8, המתאים לתחילת והשלמת הגסטרולציה. גסטרולציה היא תהליך בסיסי במהלך הפיתוח הקובע את שלוש שכבות הנבט: מזודרם, אקטודרם ואנדודרם, החיוניים לאורגנוגנזה. קיימת ספרות נרחבת על אומיקה חד-תאית המיושמת על עוברי פריגסטרולציה מסוג פראי. עם זאת, ניתוח חד-תאי של עוברים מוטנטיים עדיין נדיר ולעתים קרובות מוגבל לאוכלוסיות ממוינות FACS. זאת, בין היתר, בשל האילוצים הטכניים הקשורים לצורך בגנוטיפ, הריונות מתוזמנים, ספירת עוברים עם גנוטיפים רצויים להריון ומספר התאים לעובר בשלבים אלה. כאן מוצגת מתודולוגיה שנועדה להתגבר על מגבלות אלה. שיטה זו קובעת הנחיות רבייה והריון מתוזמן כדי להשיג סיכוי גבוה יותר להריונות מסונכרנים עם גנוטיפים רצויים. שלבי אופטימיזציה בתהליך בידוד העובר יחד עם פרוטוקול גנוטיפ באותו יום (3 שעות) מאפשרים לבצע תא בודד מבוסס מיקרו-טיפות באותו יום, מה שמבטיח את הכדאיות הגבוהה של התאים ותוצאות חזקות. שיטה זו כוללת גם הנחיות לבידודים אופטימליים של גרעינים מעוברים. לפיכך, גישות אלה מגדילות את ההיתכנות של גישות חד-תאיות של עוברים מוטנטיים בשלב הגסטרולציה. אנו צופים כי שיטה זו תקל על ניתוח האופן שבו מוטציות מעצבות את הנוף התאי של הגסטרולה.

Introduction

גסטרולציה היא תהליך בסיסי הנדרש להתפתחות תקינה. תהליך מהיר ודינמי זה מתרחש כאשר תאים פלוריפוטנטיים עוברים למבשרים ספציפיים לשושלת המגדירים כיצד נוצרים איברים. במשך שנים, גסטרולציה הוגדרה זמן רב כהיווצרות של שלוש אוכלוסיות הומוגניות ברובן: מזודרם, אקטודרם ואנדודרם. עם זאת, טכנולוגיות ברזולוציה גבוהה ומספר מתפתח של מודלים של תאי גזע עובריים ^1,2 חושפים הטרוגניות חסרת תקדים בין שכבות הנבט המוקדמות ^3,4. זה מצביע על כך שנותר עוד הרבה מה לגלות על המנגנונים המווסתים את אוכלוסיות התאים השונות של הגסטרולה. התפתחות עוברית של עכבר הייתה אחד המודלים הטובים ביותר לח....

Protocol

פרוטוקול זה וכל הניסויים המתוארים בבעלי חיים אושרו באופן רשמי ובהתאם להנחיות מוסדיות שנקבעו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת טמפל, העוקבת אחר ההנחיות הבינלאומיות של האגודה להערכה והסמכה לטיפול בחיות מעבדה. כל העכברים שתוארו היו על זן הרקע C57/BL6N. במחקרים אלה לא נצפו בעיות בריאותיות של בעלי חיים.

1. מושבת רבייה והריונות מתוזמנים

1. הזמן את ההריונות על ידי הדמיה של פקק בנרתיק. צהריים ביום התקע נחשב E0.5.
2. עכברי בית בכלובים עם חומר מצע המכיל מצעי עץ סדוקים וחומר קינון נייר.
   1. כל כלוב מכיל צ'או עכבר, מים מתוקים ופריט העשרה (למשל, מנהרה וחומר קינון). עקוב אחר מידע המושבה ואסוף א....

תוצאות

המתודולוגיה שתוכננה במאמר זה נועדה במיוחד לשפר את הכנת דגימות העוברים עבור אומיקה חד-תאית מ-E6.5 עד E8. הצינור החזק הזה מורכב מחמישה שלבים עיקריים: הריונות מתוזמנים מסונכרנים, בידודים של עוברים, גנוטיפ באותו יום, דיסוציאציה של תאים והערכת כדאיות התא (איור 1A). בעוד שהנתונים המו?.......

Discussion

במאמר זה מוצג צינור איתן להשגת תרחיפים חד-תאיים וגרעינים באיכות גבוהה מעוברי עכברים מגזימים, שתוכננו במיוחד כדי להקל על מחקרים על מנגנונים של אפיון גורל התא בהתפתחות מוקדמת. שיטה זו מטפלת בפער מכריע בתחום הגסטרולציה על ידי אופטימיזציה של ניתוח עוברים הדורשים גנוטיפים, כגון מין או גנים סו?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 cm Petri dish	Genesee Scientific	25-202
1000 µL Reach Barrier Tip	Genesee Scientific	23-430
20 µL Reach Barrier Tip	Genesee Scientific	24-404
300 µL Reach Barrier Tip	Genesee Scientific	24-415
37 µm Reversible Strainer, small	Stem Cell	27215
6 cm Petri dish	Genesee Scientific	25-260
8-strip PCR tubes	Genesee Scientific	27-125U
Agarose	Apex Bioresearch Product	20-102
Benchmark Scientific BSH300 MyBlock Mini Dry Bath	Genesee	31-437
Benchmark Scientific Z216-MK Z216MK Hermle Refrigerated Microcentrifuge	Genesee	33-759R
Bovine Serum Albumin (BSA)	Sigma-Aldrich	A2153
Chromium Controller	10X	PN-1000127
Chromium Next GEM Single Cell 3' Reagent Kits v3.1	10X	PN-1000269
Countess 3 Automated Cell Counter	Invitrogen	AMQAX2000
Countess Cell Couning Chamber Slides	Invitrogen	C10283
D1000 Reagents	Agilent	5067-5583
D1000 ScreenTape	Agilent	5067-5582
Digitonin	ThermoFisher Scientific	BN2006
DirectPCR yolk sac	Viagen	201-Y
Dithiothreitol (DTT)	ThermoFisher Scientific	R0861
DNA LoBind Tube 1.5 mL	Eppendorf	22431021
Dubecco's Modificiation of Eagle's Medium (DMEM, 1x)	CORNING	10-013-CV
Dulbecco's PBS	GenClone	25-508
Dumont #5 Fine Forceps	Fine Science Tools	11254-20
Dumont #5SF Forceps	Fine Science Tools	11252-00
Ethanol	Koptec	V1401
EVOS M7000 Imaging System	Invitrogen	AMF7000
Fine Scissors - Sharp	Fine Science Tools	14060-11
GoTaq G2 Green Master Mix	Promega	M7823
Graefe Forceps	Fine Science Tools	11049-10
MgCl2	ThermoFisher Scientific	AC223211000
MiniAmp Thermal Cycler	Applied Biosystems	A37834
NaCl	Fisher Chemical	S271-500
NextSeq 1000/2000 P2 Reagents (100 Cycles) v3	Illumina	20046811
NextSeq2000	Illumina
Nikon SMZ 1000 Stereo Microscope	Nikon
Nondiedt P40	Sigma-Aldrich	74385
Nuclease-free Water	GenClone	25-511
Optical Tube 8x Strip (401428)	Agilent	401428
Optical Tube Cap 8x Strip (401425)	Agilent	401425
Poseidon 31-511, HS24 Microcentrifuge, with 24 x 1.5/2.0 mL rotor, 1 Centrifuge/Unit	Genesee	31-511
Proteinase K	Sigma-Aldrich	P6556
Qubit dsDNA Quantification Assay Kits	Invitrogen	Q32851
Qubit Flex 3	Invitrogen
RNase inhibitor	Fisher Scientific	12-141-368
Standard Pattern Forceps	Fine Science Tools	11000-12
Tape Station Loading tips	Agilent	5067-5598
Tapestation 4150	Agilent	G2992AA
Tris-HCL (Ph7)	Quality Biological	351-007-101
Trypan Blue Stain 0.4%	Theromo Fisher Scientific	T10282
Tryple Express	Gibco	12604-021
Tween-20	Bio-Rad	1662404
Vortex mixer IKA MS3 with 96-well sample plate adapter	IKA	3617000