단일 세포 분해능에서 후성유전체 및 유전자 발현 프로파일링을 위한 마우스 심장 전구 세포에서 핵 분리

요약

여기에서 우리는 세포핵 준비를 설명하는 프로토콜을 제시합니다. 심장 조직을 단일 세포로 미세 해부 및 효소 해리한 후, 전구 세포를 동결한 다음, 순수 생존 세포를 분리하여 단일 핵 RNA 시퀀싱 및 고처리량 시퀀싱 분석을 통한 전이효소 접근 가능한 염색질에 대한 단일 핵 분석에 사용했습니다.

초록

발달중인 심장은 복잡한 조절 메커니즘에 의해 제어되는 다양한 전구 세포를 포함하는 복잡한 구조입니다. 개별 세포의 유전자 발현 및 염색질 상태를 검사하면 세포 유형 및 상태를 확인할 수 있습니다. 단일 세포 시퀀싱 접근법은 심장 전구 세포 이질성의 여러 가지 중요한 특성을 밝혀냈습니다. 그러나 이러한 방법은 일반적으로 신선한 조직으로 제한되어 기술적 변동성을 줄이기 위해 신선한 조직을 동일한 실행에서 한 번에 처리해야하기 때문에 다양한 실험 조건의 연구를 제한합니다. 따라서 이 분야에서는 단일 핵 RNA 시퀀싱(snRNA-seq) 및 고처리량 시퀀싱(snATAC-seq)을 통한 트랜스포사제 접근 가능한 염색질에 대한 단일 핵 분석과 같은 방법에서 데이터를 생성하는 쉽고 유연한 절차가 필요합니다. 여기에서 우리는 후속 단일 핵 이중 오믹스(결합된 snRNA-seq 및 snATAC-seq)에 대해 핵을 신속하게 분리하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 심장 전구 세포의 냉동 샘플에서 핵을 분리 할 수 있으며 미세 유체 챔버를 사용하는 플랫폼과 결합 할 수 있습니다.

서문

선천적 결함 중 선천성 심장 결함 (CHD)이 가장 흔하며 매년 출생의 약 1 %에서 발생합니다 ^1,2. 유전적 돌연변이는 소수의 경우에만 확인되며, 이는 유전자 조절의 이상과 같은 다른 원인이 CHD ^2,3의 병인에 관여함을 의미합니다. 심장 발달은 다양하고 상호 작용하는 세포 유형의 복잡한 과정으로, 인과적 비암호화 돌연변이와 유전자 조절에 미치는 영향을 식별하기가 어렵습니다. 심장의 기관 형성은 심근, 섬유아세포, 심외막 및 심내막 세포를 포함한 심장 세포의 다양한 아형을 생성하는 세포 전구체에서 시작됩니다 ^4,5. 단세포 유전체학(single-cell genomics)은 심장 발달을 연구하고 세포 이질성이 건강과 질병에 미치는 영향을 평가하는 핵심 방법으로 부상하고 있다⁶. 다양한 파라미터를 동시에 측정하기 위한 다중 오믹스 분석법의 개발과 전산 파이프라인의 확장은 정상 및 병든 심장에서 세포 유형 및 아형의 발견을 용이하게 했다<....

프로토콜

본 연구에서 채택된 동물 시술은 엑스마르세유 대학교(C2EA-14)의 동물 윤리 위원회의 승인을 받았으며, 국가 동물 실험 윤리 위원회(Ministère de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche; 승인 Apafis N°33927-2021111715507212).

1. 해부 전 시간 정합 설정

1. 마우스 배아를 생성하려면 심장 영역 분리 9.5일 전에 성인 마우스 사이에 시간 제한 교미를 수행합니다. 이 절차에서는 생후 2-6개월의 야생형 C57BL/6J 마우스를 사용하고 하룻밤 동안 시간 교미를 수행했습니다.
2. 다음날 아침, 암컷 쥐에게 질 플러그가 있는지 확인하십시오. 플러그가 배아일(E) 0.5로 식별되는 날을 고려하십시오.

2. 조직 준비 및 세포 분리

1. 수태 후 2-6개월된 임산부 C57BL/6J를 CO₂를 통해 9.5일째에 안락사시키고 농도가 증가한 후 경추 탈구가 뒤따릅니다. 복부의 아래 부분을 70 % 에탄올로 청소하십시오.
   참고: 자궁....

토론

snRNA-seq 및 snATAC-seq 연구를 결합하여 발달 중인 심장의 세포 조성을 분석하면 선천성 심장 질환의 기원에 대한 더 깊은 이해를 얻을 수 있다²⁶. 여러 연구실에서 snRNA-seq²⁷에 대한 심장 조직 동결 보존의 효과를 연구했습니다. 인간 질병의 마우스 모델에서 신선한 미세 해부 조직을 사용하여 snRNA-seq 및 snATAC-seq를 수행하는 것은 서로 다른 실험 조건을 비교할 때 논?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
2100 Bioanalyzer Instrument	Agilent		No catalog number
5M Sodium chloride (NaCl)	Sigma	59222C-500ML
BSA 10%	Sigma	A1595-50ML
Chromium Next GEM Chip J Single Cell Kit, 16 rxns	10X Genomics	1000230
Chromium Next GEM Single Cell Multiome ATAC + Gene Expression Reagent Bundle, 4 rxns (including Nuclei Buffer 20X)	10X Genomics	1000285
Countess cell counting chamber slides	Invitrogen	C10283
Countess III FL	Thermofisher		No catalog number
Digitonin (5%)	Thermofisher	BN2006
DMSO	Sigma	D2650-5x5ML
DNA LoBind Tubes	Eppendorf	22431021
D-PBS	Thermofisher	14190094	Sterile and RNase-free
Dual Index Kit TT Set A 96 rxns	10X Genomics	1000215
Falcon 15 mL Conical Centrifuge Tubes	Fisher Scientific	352096
Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes	Fisher Scientific	10788561
HI-FBS	Thermofisher	A3840001	Heat inactivated
High sensitivity DNA kit	Agilent	5067-4626
Igepal CA-630	Sigma	I8896-50ML
LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit	Thermofisher	L3224
MACS Dead Cell Removal kit: Dead Cell Romoval MicroBeads, Binding Buffer 20X	Miltenyi Biotec	130-090-101
MACS SmartStrainers (30 µm)	Miltenyi Biotec	130-098-458
Magnesium chloride (MgCl2)	Sigma	M1028-100ML
Milieu McCoy 5A	Thermofisher	16600082
MS Columns	Miltenyi Biotec	130-042-201
NovaSeq 6000 S2	Illumina		No catalog number
Penicillin Streptomycin (Pen/Strep)	Thermofisher	15070063
PluriStrainer Mini 40µm	PluriSelect	V-PM15-2021-12
Rock inhibitor	Enzo Life Sciences	ALX-270-333-M005
Single Index Kit N Set A, 96 rxn	10X Genomics	1000212
Standard 90mm Petri dish Sterilin	Thermofisher	101R20
Sterile double-distilled water	Thermofisher	R0582
Trizma Hydrochloride solution (HCl)	Sigma	T2194-100ML
Trypan Blue stain (0.4%)	Invitrogen	T10282
Trypsin 0.05% - EDTA 1X	Thermofisher	25300054
Tween20	Sigma	P9416-50ML
Wide orifice filtered pipette tips 200 μl	Labcon	1152-965-008-9
ZEISS SteREO Discovery.V8	ZEISS		No catalog number