Name: isolation of endothelial cells from the lumen of mouse carotid arteries for single-cell multi-omics experiments
Uploaded: 2021-10-04T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Endothelial Cells from the Lumen of Mouse Carotid Arteries for Single-Cell Multi-Omics Experiments at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par le financement des subventions HL119798, HL095070 et HL139757 des National Institutes of Health à HJ. HJ est également soutenu par le Wallace H. Coulter Distinguished Faculty Chair Professorship. Les services fournis par l’Emory Integrated Genomics Core (EIGC) ont été subventionnés par la faculté de médecine de l’Université Emory et ont également été partiellement soutenus par la Georgia Clinical and Translational Science Alliance des National Institutes of Health sous le numéro d’attribution. UL1TR002378. Le contenu fourni ci-dessus relève de la seule responsabilité des auteurs et ne reflète pas les opinions officielles des National Institutes of Health.

Toutes les procédures relatives aux animaux décrites ci-dessous ont été approuvées par le comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Université Emory. Des souris C57BL/6 non hypercholestérolémiques, appariées selon l’âge et le sexe ont été utilisées pour atténuer la variation dépendante du sexe et compenser toute complication des conditions hypercholestérolémiques.
1. Chirurgie de ligature partielle de la carotide (LCP)
NOT...

<ol>
	<li>Kumar, S., Kang, D. W., Rezvan, A., Jo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+atherosclerosis+development+in+C57Bl6+mice+by+overexpressing+AAV-mediated+PCSK9+and+partial+carotid+ligation.">Accelerated atherosclerosis development in C57Bl6 mice by overexpressing AAV-mediated PCSK9 and partial carotid ligation.</a> Laboratory Investigation. 97 (8), 935-945 (2017).</li><li>Nam, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partial+carotid+ligation+is+a+model+of+acutely+induced+disturbed+flow,+leading+to+rapid+endothelial+dysfunction+and+atherosclerosis.">Partial carotid ligation is a model of acutely induced disturbed flow, leading to rapid endothelial dysfunction and atherosclerosis.</a> American Journal of Physiology Heart and Circulation Physiology. 297 (4), 1535-1543 (2009).</li><li>Nam, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+disturbed+flow-induced+atherosclerosis+in+mouse+carotid+artery+by+partial+ligation+and+a+simple+method+of+RNA+isolation+from+carotid+endothelium.">A model of disturbed flow-induced atherosclerosis in mouse carotid artery by partial ligation and a simple method of RNA isolation from carotid endothelium.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (40), e1861 (2010).</li><li>Dunn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-dependent+epigenetic+DNA+methylation+regulates+endothelial+gene+expression+and+atherosclerosis.">Flow-dependent epigenetic DNA methylation regulates endothelial gene expression and atherosclerosis.</a> Journal of Clinical Investigation. 124 (7), 3187-3199 (2014).</li><li>Kumar, S., Kim, C. W., Son, D. J., Ni, C. W., Jo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-dependent+regulation+of+genome-wide+mRNA+and+microRNA+expression+in+endothelial+cells+in+vivo.">Flow-dependent regulation of genome-wide mRNA and microRNA expression in endothelial cells in vivo.</a> Scientific Data. 1 (1), 140039 (2014).</li><li>Ni, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovery+of+novel+mechanosensitive+genes+in+vivo+using+mouse+carotid+artery+endothelium+exposed+to+disturbed+flow.">Discovery of novel mechanosensitive genes in vivo using mouse carotid artery endothelium exposed to disturbed flow.</a> Blood. 116 (15), 66-73 (2010).</li><li>Son, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+atypical+mechanosensitive+microRNA-712+derived+from+pre-ribosomal+RNA+induces+endothelial+inflammation+and+atherosclerosis.">The atypical mechanosensitive microRNA-712 derived from pre-ribosomal RNA induces endothelial inflammation and atherosclerosis.</a> Nature Communications. 4, 3000 (2013).</li><li>Andueza, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+reprogramming+by+disturbed+flow+revealed+by+single-cell+RNA+and+chromatin+accessibility+study.">Endothelial reprogramming by disturbed flow revealed by single-cell RNA and chromatin accessibility study.</a> Cell Reports. 33 (11), 108491 (2020).</li><li>Stuart, T., Srivastava, A., Lareau, C., Satija, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal+single-cell+chromatin+analysis+with+Signac.">Multimodal single-cell chromatin analysis with Signac.</a> bioRxiv. , (2020).</li><li>Stuart, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+integration+of+single-cell+data.">Comprehensive integration of single-cell data.</a> Cell. 177 (7), 1888-1902 (2019).</li><li>Crowley, L. C., Marfell, B. J., Christensen, M. E., Waterhouse, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+cell+death+by+trypan+blue+uptake+and+light+microscopy.">Measuring cell death by trypan blue uptake and light microscopy.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2016 (7), (2016).</li><li>Li, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+RNA-seq+reveals+cellular+heterogeneity+of+mouse+carotid+artery+under+disturbed+flow.">Single-cell RNA-seq reveals cellular heterogeneity of mouse carotid artery under disturbed flow.</a> Cell Death and Discovery. 7 (1), 180 (2021).</li><li>Wu, Y. E., Pan, L., Zuo, Y., Li, X., Hong, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+activated+cell+populations+using+single-cell+RNA-seq.">Detecting activated cell populations using single-cell RNA-seq.</a> Neuron. 96 (2), 313-329 (2017).</li><li>O'Flanagan, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+of+solid+tumor+tissues+with+cold+active+protease+for+single-cell+RNA-seq+minimizes+conserved+collagenase-associated+stress+responses.">Dissociation of solid tumor tissues with cold active protease for single-cell RNA-seq minimizes conserved collagenase-associated stress responses.</a> Genome Biology. 20 (1), 210 (2019).</li></ol>

Cet article fournit un protocole détaillé pour isoler les préparations unicellulaires des artères carotides de souris. L’influence du flux d sur les cellules endothéliales peut être étudiée avec précision si la chirurgie PCL est effectuée correctement. Il est crucial d’identifier correctement les branches de la carotide commune, telles que la carotide externe, la carotide interne, l’artère occipitale et l’artère thyroïdienne supérieure. La validation des schémas d’écoulement par échogr...

Ce laboratoire a précédemment démontré que l’induction du flux d conduit à un développement rapide et robuste de l’athérosclérose chez les souris hyperlipidémiques 1,2. Le nouveau modèle murin d’athérosclérose induite par le flux d a été possible en utilisant la chirurgie de ligature carotidienne partielle (LCP) 3. La chirurgie PCL induit un débit sanguin faible et oscillatoire ou un flux d dans l’artère carotide gauche ligaturée (ACL). En revanche, l’artère carotide droite controlatérale (ARC) continue de faire face à un flux laminaire stable (s-flux). Auparavant, pour comprendre l’effet du flux d sur les cellules endothéliales, les artères carotides étaient disséquées après une chirurgie de ligature partielle et rincées avec un agent de lyse à base de phénol et de guanidine isothiocyanate (méthode de rinçage de l’ARN luminal / ADN)2,4, qui fournissait des ARN ou des ADN en vrac enrichis en endothéliales. Ces ARN ou ADN groupés en vrac ont ensuite été traités pour des études transcriptomiques ou des études de méthylome d’ADN épigénomique, respectivement 4,5,6. Ces études ont permis de découvrir de multiples gènes et microARN sensibles aux flux dont les rôles dans la biologie endothéliale et l’athérosclérose ont été largement étudiés 4,6,7.
Cependant, malgré l’enrichissement endothélial, ces études d’ARN / ADN en vrac n’ont pas pu distinguer le rôle spécifique de chaque type de cellule dans la paroi artérielle dans l’athérosclérose induite par le flux d. Des études d’isolement de cellules uniques enrichies en endothéliales (sc) et de séquençage scRNA et scATAC ont été réalisées pour surmonter cette limitation8. Pour cela, les souris C57Bl6 ont été soumises à la chirurgie PCL pour induire un flux d dans l’ACL tout en utilisant le RCA exposé au flux s comme témoin. Deux jours ou deux semaines après la chirurgie du LCP, les souris ont été sacrifiées et les carotides ont été disséquées et nettoyées. La lumière des ACL et des ARC a été perfusée avec de la collagénase, et les digestions de collagénase luminale contenant des CE comme une fraction significative et d’autres cellules artérielles ont été collectées. La suspension unicellulaire (scRNAseq) ou la suspension mononucléiforme (scATACseq) ont été préparées et codées à barres avec des identifiants uniques pour chaque cellule ou noyau à l’aide d’une configuration génomique 10x. Les ARN ont été soumis à la préparation d’une banque d’ADNc et séquencés.
Les ensembles de données scRNAseq et scATACseq ont été traités à l’aide du logiciel Cell Ranger Single-Cell Software et analysés plus en détail par les packages Seurat et Signac R 9,10. Chaque cellule et noyau s’est vu attribuer un type de cellule à partir de ces analyses et a été regroupé dans le type cellulaire en fonction des gènes marqueurs et des profils d’expression génique uniques. Les résultats du scRNAseq et du scATACseq ont démontré que ces préparations unicellulaires sont enrichies en EC et contiennent également des cellules musculaires lisses (SMC), des fibroblastes et des cellules immunitaires.
Une analyse plus approfondie a révélé que la population EC dans la digestion luminale est très divergente et plastique (8 grappes EC différentes) et sensible au flux sanguin. Plus important encore, ces résultats ont démontré que le flux d reprogramme les CE d’un phénotype anti-inflammatoire protégé par l’athéros, à des phénotypes pro-athérogènes, y compris la transition pro-inflammatoire, endothéliale à mésenchymateuse, la transition endothéliale souche / cellule progénitrice, et plus surprenant, la transition endothéliale à cellule immunitaire. En outre, les données de scATACseq révèlent de nouveaux changements d’accessibilité de la chromatine dépendants du flux et des sites de liaison aux facteurs de transcription à l’échelle du génome, qui constituent la base de plusieurs nouvelles hypothèses. La méthodologie et le protocole de préparation de cellules endothéliales uniques pour les études multi-omiques unicellulaires des artères carotides de souris sont détaillés ci-dessous.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Chemicals, Peptides, and Recombinant Proteins</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x PBS (Cell Culture Grade)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>21040CMX12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL Protein LoBind Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>022-43-108-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL Centrifuge Tube - Foam Rack, Sterile</td>
			<td>Fablab</td>
			<td>FL4022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL SuperClear Centrifuge Tubes</td>
			<td>Labcon</td>
			<td>3191-335-028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 Silk Suture Sterile</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>s-1172 c2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70 &#181;m Cell Strainer, White, Sterile, Individually Packaged</td>
			<td>Thermo Fisher Scientic</td>
			<td>08-771-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase solution,sterile-filtered</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A6964-100ML</td>
			<td>or equivalent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ATAC Buffer (Component I of Transposition Mix)</td>
			<td>10x Genomics</td>
			<td>2000122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ATAC Enzyme (Component II of Transposition Mix)</td>
			<td>10x Genomics</td>
			<td>2000123/ 2000138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7906-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Med-Vet International</td>
			<td>RXBUPRENOR5-V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium Controller &#38; Next GEM Accessory Kit</td>
			<td>10X Genomics</td>
			<td>1000204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium Next GEM Single Cell 3&#39; Reagent Kits v3.1</td>
			<td>10X Genomics</td>
			<td>1000121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium Next GEM Single Cell ATAC Reagent Kits v1.1</td>
			<td>10X Genomics</td>
			<td>1000175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase II</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td>2100502.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitonin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D141-100MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting Forceps</td>
			<td>Roboz Surgical Instruments Co</td>
			<td>RS-5005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dnase1</td>
			<td>New England Biolabs Inc</td>
			<td>M0303S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge (Benchtop-Model # 5425)</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22620444230VR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum - Premium Select</td>
			<td>R&#38;D systems</td>
			<td>S11550</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed Angle Rotor</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>FA-45-24-11-Kit Rotor</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES buffered saline</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>51558</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin syringe (3/10 mL 29 G syringe)</td>
			<td>BD</td>
			<td>305932</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Patterson vet</td>
			<td>789 313 89</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACs Smart Strainers (30 &#181;m)</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-098-458</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS SmartStrainers (100 &#181;m)</td>
			<td>&#160;Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-098-463</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal Saline (0.9% sodium chloride)</td>
			<td>Baxter International Inc</td>
			<td>2B1323</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuclei Buffer (20x)</td>
			<td>10x Genomics</td>
			<td>PN 2000153/2000207</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS (10x), pH 7.4</td>
			<td>Thermo Fisher Scientic</td>
			<td>70011-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small scissors</td>
			<td>Roboz Surgical Instruments Co</td>
			<td>RS-5675</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Micro Clip Applying Forceps With Lock</td>
			<td>Roboz Surgical Instruments Co.</td>
			<td>RS-5480</td>
			<td>or similar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Mend II</td>
			<td>Webster Veteinanry</td>
			<td>07-856-7946</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type II Collagenase</td>
			<td>MP biomedicals</td>
			<td>2100502.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deposited Data</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scATACseq FastQ files</td>
			<td>NCBI</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject Accession # PRJNA646233</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>scRNAseq FastQ files</td>
			<td>NCBI</td>
			<td>www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject Accession # PRJNA646233</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software and Algorithms</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Ranger 3.1.0</td>
			<td>10X Genomics</td>
			<td>https://support.10xgenomics.com/ single-cell-gene-exp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cicero</td>
			<td>Pliner et al., 2018</td>
			<td>https://cole-trapnell-lab.github.io/cicero-release/</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ggplot2 v3.2.1</td>
			<td>Hadley Wickham</td>
			<td>https://cran.r-project.org</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harmony</td>
			<td>Korsunsky et al., 2019</td>
			<td>https://github.com/immunogenomics/harmony</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>Schneider et al., 2012</td>
			<td>https://imagej.nih.gov</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monocle 2.8.0</td>
			<td>Qiu et al., 2017</td>
			<td>https://github.com/cole-trapnell-lab/ monocle-release</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R version 3.6.2</td>
			<td>R Foundation</td>
			<td>https://www.r-project.org</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seurat 3.1.3</td>
			<td>Stuart et al., 2019</td>
			<td>https://github.com/satijalab/seurat</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signac 0.2.5</td>
			<td>Stuart et al., 2019</td>
			<td>https://github.com/timoast/signac</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of endothelial cells from the lumen of mouse carotid arteries for single-cell multi-omics experiments

L’athérosclérose est une maladie inflammatoire des régions artérielles exposées à un flux sanguin perturbé (d-flow). Le flux D régule l’expression des gènes dans l’endothélium aux niveaux transcriptomique et épigénomique, ce qui entraîne des réponses proathérogènes. Récemment, des études de séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNAseq) et de dosage unicellulaire pour le séquençage de la chromatine accessible par transposase (scATACseq) ont été réalisées pour déterminer les changements transcriptomiques et d’accessibilité de la chromatine à une résolution unicellulaire à l’aide du modèle de ligature partielle des carotides (LCP) chez la souris. Comme les cellules endothéliales (CE) représentent une fraction mineure des populations cellulaires totales dans la paroi artérielle, une méthode de digestion luminale a été utilisée pour obtenir des préparations unicellulaires enrichies en CE. Pour cette étude, des souris ont été soumises à une chirurgie PCL pour induire un flux d dans l’artère carotide gauche (ACL) tout en utilisant l’artère carotide droite (RCA) comme témoin. Les artères carotides ont été disséquées deux jours ou deux semaines après la chirurgie du LCP. La lumière de chaque carotide a été soumise à une digestion de collagénase et des cellules uniques enrichies en endothéliales ou des noyaux simples ont été obtenus. Ces préparations unicellulaires et mononucléiformes ont ensuite été codées à barres à l’aide d’une configuration microfluidique 10x Genomics. Les cellules uniques et les noyaux uniques codés à barres ont ensuite été utilisés pour la préparation de l’ARN, la génération de bibliothèques et le séquençage sur un séquenceur d’ADN à haut débit. Après le traitement bioinformatique, les ensembles de données scRNAseq et scATACseq ont identifié divers types de cellules à partir de la digestion luminale, principalement constituées de CE. Des cellules musculaires lisses, des fibroblastes et des cellules immunitaires étaient également présents. Cette méthode d’enrichissement de la CE a aidé à comprendre l’effet du flux sanguin sur l’endothélium, ce qui aurait pu être difficile avec la méthode de digestion de l’artère totale. La méthode de préparation unicellulaire enrichie en CE peut être utilisée pour effectuer des études omiques unicellulaires chez des souris knockouts EC et transgéniques lorsque l’effet du flux sanguin sur ces gènes n’a pas été étudié. Il est important de noter que cette technique peut être adaptée pour isoler des cellules uniques enrichies en CE à partir d’explants d’artères humaines afin d’effectuer des études mécanistiques similaires.

Des chirurgies partielles de ligature carotidienne ont été effectuées sur 44 souris, et le début du flux d dans l’ACL a été validé en effectuant une échographie un jour après la chirurgie de ligature partielle. Une chirurgie de ligature partielle réussie entraîne une réduction de la vitesse du flux sanguin et inverse le flux sanguin (flux perturbé) dans l’ACL3. Les artères carotides ont été disséquées soit deux jours, soit deux semaines après la ligature. La lumièr...

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Isolation of Endothelial Cells from the Lumen of Mouse Carotid Arteries for Single-Cell Multi-Omics Experiments

Nous présentons une méthode pour isoler les cellules endothéliales et les noyaux de la lumière des artères carotides de souris exposées à des conditions d’écoulement stables ou perturbées pour effectuer des expériences omiques unicellulaires.

Isolement de cellules endothéliales de la lumière des artères carotides de souris pour des expériences multi-omiques unicellulaires

Atherosclerosis is an inflammatory disease of the arterial regions exposed to disturbed blood flow (d-flow). D-flow regulates the expression of genes in ...

Dans un vaisseau sanguin, le nombre de cellules endothéliales est très faible, ce qui rend difficile leur étude. Notre protocole élimine cette limitation et nous permet d’étudier de nouvelles voies moléculaires et thérapeutiques. Notre protocole nous permet d’obtenir des échantillons enrichis endothéliaux et d’étudier comment l’écoulement perturbé aigu et chronique affecte ce type de cellule.La possibilité d’étudier plus en détail les cellules endothéliales permet de définir des gènes cibles, et donc des thérapies potentielles pour l’athérosclérose ciblant les cellules endothéliales. L’isolement de l’artère carotide est délicat et nécessite de la patience et de l’expérience. Pour commencer, préparez l’animal en injectant 0,05 milligramme par kilogramme de buprénorphine par voie sous-cutanée.Stériliser la zone épilée en utilisant une solution de bétadine et d’isopropanol trois fois. Faites une incision médiane ventrale d’environ un centimètre dans la région du cou. Ensuite, exposez le point de branche de l’ACV par dissection contondante.Libellez la carotide interne gauche, la carotide externe et les artères occipitales avec des sutures 6-0, laissant l’artère thyroïdienne supérieure intacte. Fermez l’incision avec de la colle ou des sutures de tissu. Transférez la souris dans une cage de récupération préchauffée maintenue à 37 degrés Celsius.Placez la souris sur une serviette propre jusqu’à une heure pour éviter l’hypothermie post-chirurgicale. Insérez une aiguille de calibre 21 dans la ligne IV reliée par l’apex du cœur dans le ventricule gauche. Laisser perfusionner rétrograde pendant deux à trois minutes en utilisant une solution saline normale à température ambiante.Maintenez un débit constant en appliquant une pression constante pendant l’injection ou l’utilisation d’une ligne intraveineuse et en maintenant le sac de solution saline à une hauteur de huit à neuf pieds. Retirez la peau de la région du cou avec toute la graisse, les muscles et les tissus conjonctifs pour exposer les artères carotides. Ensuite, retirez les tissus périadventiels autour des carotides en laissant la carotide attachée au corps.Faites une incision sous le site de ligature dans l’ACL pour permettre la perfusion. Perfuser l’ACL à travers le ventricule gauche pendant une minute supplémentaire pour éliminer toute trace de sang. Lavez l’extérieur des artères carotides avec une solution saline normale pour éliminer toute trace de sang.Utilisez une seringue à insuline avec une aiguille de calibre 29 pour injecter 50 microlitres de tampon de digestion dans la lumière de l’extrémité distale de l’artère carotide gauche. Utilisez un micro-clip pour serrer l’extrémité proximale de l’artère carotide remplie de tampon de digestion. Ajouter 15 à 20 microlitres de tampon de digestion dans la lumière et clipser l’extrémité distale pour éviter toute libération de tampon de digestion.Transférer les artères carotides de la souris dans des boîtes de 35 millimètres contenant une solution saline tamponnée HEPES chaude à 37 degrés Celsius. Et les incuber pendant 45 minutes à 37 degrés Celsius avec un balancement intermittent. Retirez l’artère carotide avec les pinces de la capsule de 35 millimètres une fois la digestion enzymatique luminale terminée.Détachez soigneusement les pinces afin que le tampon de digestion ne fuie pas. Tenez une extrémité de l’artère carotide au-dessus d’un tube microcentrifuge de 1,5 millilitre. Ajoutez 100 microlitres de tampon de digestion chaude à la lumière en insérant une aiguille de calibre 29 équipée d’une seringue à insuline.Rincez rapidement la lumière de l’artère carotide dans le tube microcentrifugeux, puis ajoutez 0,3 microlitre de FBS dans le tube pour arrêter la réaction. Placez le tube de microcentrifugation sur de la glace. Centrifuger les cellules à 500 G pendant cinq minutes à quatre degrés Celsius, à l’aide d’une centrifugeuse équipée d’un rotor à angle fixe et jeter le surnageant.Re-suspendre les cellules dans un tampon de digestion, contenant un réactif de dissociation cellulaire, et les incuber pendant cinq minutes à 37 degrés Celsius pour les séparer en cellules individuelles. Bloquez la réaction enzymatique en ajoutant 0,15 millilitre de FBS au tube de 0,5 millilitre et répétez la centrifugation. Jeter le surnageant et remettre les cellules en suspension dans 100 microlitres de solution glacée à 1% BSA dans du PBS dans un tube microcentrifuge de 0,2 millilitre.Pour l’analyse d’une seule cellule, remettre en suspension la pastille avec 100 microlitres de 1% de BSA glacé dans du PBS dans un tube de 0,2 millilitre. Pour l’analyse d’un seul noyau, remettre en suspension la pastille de cellule dans 100 microlitres de 0,04% de BSA dans du PBS glacé et centrifuger la suspension unicellulaire à 500 G à quatre degrés Celsius pendant cinq minutes. Décomposez la suspension unicellulaire avec un tampon de lyse glacée et incuber pendant cinq minutes sur de la glace.Mélanger le lysat avec une pipette P20 et incuber pendant encore 10 minutes. Ensuite, transférez le lysat dans un tube de 0,5 millilitre. Lavez les cellules avec 500 microlitres de tampon et mélangez-les à l’aide d’une pipette.Répétez ensuite la centrifugation. Jeter le surnageant et remettre en suspension la pastille de noyaux dans 150 microlitres du tampon de noyaux dilués. Compter les préparations à noyau unique à l’aide d’un hémocytomètre.À la suite de l’étude de séquençage des noyaux uniques, des cellules uniques et des noyaux simples ont été obtenus et visualisés par microscopie à fond clair et à contraste de phase. L’efficacité de la préparation de noyaux simples à partir de la suspension unicellulaire a également été démontrée. Après l’étude de séquençage de l’ARN unicellulaire, divers paramètres tels que la distribution des gènes par cellule, l’identifiant moléculaire unique par cellule, les lectures mitochondriales par cellule et les données de saturation de séquençage ont été obtenus.Pour l’étude de séquence ATAC unicellulaire, la distribution de la taille de l’insert, y compris le diagramme de bandes nucléosomiques, a été observée. Le score normalisé d’enrichissement du TSS a également été observé. En outre, le fragment de pourcentage se lit dans les pics.Les fragments de la région de pointe, le score d’enrichissement du SCT, le ratio des lectures dans les sites génomiques de la liste noire et le rapport du signal nucléosome ont été déterminés. La digestion enzymatique est un stress pour les cellules, il est donc crucial de maintenir les échantillons sur la glace et d’effectuer la procédure le plus rapidement possible. Nous pouvons utiliser cette méthode pour obtenir et plaquer des cellules endothéliales à partir de souris.Nous pouvons également utiliser cette technique pour effectuer des études en vrac basées sur Omix. Cette technique a ouvert la voie à l’étude de l’effet du flux sanguin perturbé sur les cellules endothéliales in vivo d’une manière unicellulaire.

Research

JoVE Journal

Biology

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Recherche

Biologie

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