$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
رنا- سكين أحادي الخلية (SCRNA-SEQ) و ATAC-seq هي أدوات متعددة الاستخدامات لدراسة الأنظمة البيولوجية المعقدة بدقة خلية واحدة. وتستخدم على نطاق واسع لتحديد الأنواع الفرعية للخلية والدول، والشبكات الجينية، وتقييم التغاير الخلوي. شرط أساسي لأداء scRNA-seq هو إعداد تعليق خلية واحدة عن طريق تفكك الأنسجة. بسبب الاختلاف في تكوين المصفوفة خارج الخلية والخواص الميكانيكية ، تتطلب الأنسجة الفردية تحسين بروتوكول الانفصام لإعداد تعليق الخلية المفردة.
تفكك الأنسجة في خلايا مفردة عادة ما ينطوي على العلاج مع الإنزيمات الهضمية، بما في ذلك الكولاجين، dispase أو التربسين، في 37 درجة مئوية1،,2،,3،,4. كما آلات النسخ لا تزال نشطة في 37 درجة مئوية، يمكن للانفصام الأنزيمي إدخال التحف التعبير مرنا والضوضاء5،6. وتجدر الإشارة إلى أن الحضانة المطولة يمكن أن تحفز الجينات استجابة الإجهاد والاستجابة لصدمة الحرارة بطريقة غير موحدة – مما يؤدي إلى التقلبات التقنية في التجربة7.
عيب آخر من توليد تعليق خلية واحدة هو صعوبة في الحصول على خلايا قابلة للحياة وسليمة أنواع مع morphologies معقدة. على وجه الخصوص، والخلايا العصبية، adipocytes وpodocytes تشكل تحديا لعزل8،9،10،11. على سبيل المثال، أظهر وو وزملاؤه غياب podocytes الكبيبية في ملفات تعريف scRNA من كلية فأرة بالغة12. وقد أجريت ملاحظات غير الأمثل مماثلة فيما يتعلق باستعادة الخلايا العصبية المترابطة من أنسجة المخ8,13,14. باختصار ، يمكن أن تؤدي بروتوكولات الانفصام إلى إدخال التحيز للكشف عن أسهل في فصل أنواع الخلايا ، مما يؤدي إلى تحريف البنية الخلوية للجهاز.
للتغلب على الضوضاء التقنية والتحيز المقدمة خلال إعداد العينة في SCRNA-Seq.، يوفر عزل وتوصيف النواة بديلا جذابا. وبما أن المورفولوجيا النووية متشابهة بين أنواع الخلايا المختلفة، فإن عزل النواة يتحايل على مسألة عزل الخلايا السليمة والقابلة للحياة مع أنواع المورفورولوجيا المعقدة. على سبيل المثال، أظهر وو وزملاؤه التنميط الناجح للكبوسيات الكبيبية مع نواة واحدة RNA-Seq. (snRNA-Seq.) من كلية فأرة بالغة، والتي كانت مفقودة من scRNA-SEQ12. ومن المثير للاهتمام أن الدراسات المقارنة بين الخلية الواحدة والنواة الواحدة RNA-seq قد اقترحت انخفاضًا في تحريض جينات الاستجابة للإجهاد والصدمة الحرارية مع snRNA-SEQ12. وتشير الدراسات كذلك إلى وجود ارتباط كبير بين الجينات التي تم اكتشافها من خلال الطريقتين. ومع ذلك، فشلت دراسة حديثة على ميكروجليا الإنسان للكشف عن التنشيط الوراثي في مرض الزهايمر15. وهكذا في سياقات معينة، snRNA-Seq هو بديل مناسب لSnRNA-SEQ16،17. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام العزلة النووية لـ ATAC-Seq أحادي الخلية، مما يوفر معلومات عن مناطق الكروماتين المفتوح داخل الخلايا الفردية.
بروتوكول عزل النوى ينطوي على ثلاث خطوات رئيسية: 1) التحلل القائم على المنظفات من غشاء الخلية لإطلاق النواة; 2) تجانس الأنسجة باستخدام التجانس Dounce؛ و3) إثراء النوى وإزالة حطام الخلية باستخدام الطرد المركزي التدرج أو تدفق18،19،20،21،22. من بين هذا, أول خطوتين تعتمد على نوع الأنسجة وتحتاج إلى أن تكون الأمثل تجريبيا. المنظفات الخفيفة يؤدي إلى تمزق جزئي في غشاء الخلية واسترجاع غير فعال من النوى من الأنسجة23. من ناحية أخرى ، وارتفاع مستوى المنظفات والتجانس القاسي يؤدي إلى تمزق الغشاء النووي وفقدانها24،25. تمزق النوى تميل كذلك إلى تكتل معا وتشكيل المجاميع، والتي إذا لم تتم إزالتها يمكن أن يؤدي إلى القطع الأثرية في تجربة التنميط المصب.
للتحايل على القضايا المتعلقة بتحسين المنظفات لعزل النوى ، نقدم بروتوكولًا لعزل النوى السليمة عن العينات الطازجة باستخدام طريقة خالية من المنظفات والقائمة على العمود الدوار. البروتوكول تسفر عن نواة من الجهاز كله في غضون 20 دقيقة ، والحد من تحريض النسخ artifactual. ويمكن إثراء النوى المعزولة باستخدام FACS للنيوية الواحدة RNA-SEQ و ATAC-seq، مما يوفر طريقة بسيطة وعالمية تمكن من التنميط القوي والقابل للاستنساخ عالي الإنتاجية.