$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الديدان الخيطية - وخاصة الديدان الخيطية الرابديتيد المرتبطة بالنظام النموذجي Caenorhabditis elegans - هي مجموعة رائعة من الحيوانات لبيولوجيا التطور التطوري (EDB) لأسباب عديدة 1,2. وتشمل المزايا العدد الصغير من الخلايا ، وسلالات الخلايا المحددة والمتسقة ، والشفافية ، وسهولة الزراعة والتربية. هناك أيضا العديد من الموارد المتاحة ، بما في ذلك الجينوم عالي الجودة لأنواع متعددة ، وبالنسبة ل C. elegans ، الأدوات الوراثية الجزيئية الواسعة والمعرفة حول التنمية وعلم الوراثة والتشريح وعلم وظائف الأعضاء3،4،5،6.
كما هو الحال مع العديد من الكائنات الحية الأخرى ، فإن القدرة على توصيف ديناميكيات النسخ في الأنسجة المفردة أو الخلايا المفردة قد أحدثت ثورة في تحليل التطور في C. elegans 7,8,9,10. إن القدرة على مقارنة النسخ أحادية الخلية عبر الديدان الخيطية من شأنها أن تحول EDB بالمثل باستخدام هذه الكائنات الحية. على سبيل المثال، من شأن مثل هذه المقارنات أن توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تطور الشبكات التنظيمية الجينية للشخصيات (السمات) التي تم الحفاظ عليها، أو للشخصيات التي تباين، أو للشخصيات التي تطورت بشكل مستقل.
ومع ذلك ، فإن عزل أنسجة أو خلايا معينة عن الديدان الخيطية هو أحد التحديات الكبيرة. بالنسبة للعديد من الكائنات الحية، يمكن فصل الخلايا المفردة عن الأنسجة وحصادها بطريقة غير متحيزة أو يمكن تصنيفها بتعبير خاص بالأنسجة لبروتين فلورسنت وفرزها بواسطة فرز الخلايا المنشط بالفلور (FACS)11. في C. elegans ، اقتصر عزل الخلايا عالي الإنتاجية (HTP) في الغالب على الأجنة لأن البشرة الخارجية الصلبة (والهيكل العظمي الهيدروستاتيكي) أعاقت عزل الخلايا عن اليرقات والبالغين. للتغلب على هذا التحدي ، استخدمت بعض الطرق أدوات وراثية في ديدان C. elegans بأكملها ، مثل وضع علامة mRNA الخاصة بالأنسجة12 ، ومقارنات التعبير التفاضلي بين النوع البري والمسوخ التي تؤثر على نوع الخلية13. وقد تغلبت الطرق الحديثة على التحدي عن طريق إذابة البشرة لعزل النوى14 أو خلايا كاملة8،9،15. ومع ذلك ، فإن عزل الخلايا وزراعة الخلايا لهما عيوب واضحة تتمثل في إزالة الخلايا من سياقها التنموي أو التشريحي الطبيعي - على سبيل المثال ، بعيدا عن إشارات الخلايا الخلوية والاتصال بالمصفوفة خارج الخلية - والتي من المتوقع أن تؤثر على ملف تعريف التعبير الجيني15. علاوة على ذلك ، فإن الأدوات الوراثية والعلامات الخاصة بالأنسجة خاصة بالأنواع (أي أنه لا يمكن استخدامها إلا في C. elegans).
يوفر LMD طريقة بديلة لعزل الأنسجة دون تعطيل السياق الطبيعي للخلايا. ويسمح LMD أيضا بمقارنة النسخ من الأنسجة المتجانسة من الأنواع المختلفة دون الحاجة إلى مجموعات أدوات وراثية خاصة بالأنواع إذا كان الجينوم أو تسلسل النسخ الكامل لهذه الأنواع متاحا. يتضمن LMD استهداف الأنسجة عن طريق المراقبة المجهرية المباشرة واستخدام شعاع ليزر مجهري - مدمج في بصريات المجهر - لقطع وحصاد (التقاط) الأنسجة ذات الأهمية16. تتمثل قيود LMD في أنها لا تفضي إلى نهج HTP للغاية (على الرغم من أن ملفات تعريف النسخ لنصائح الذيل ، كما هو موضح في هذا البروتوكول ، كانت قوية مع حوالي 70 عينة) ، وقد يكون من الصعب تشريح بعض العينات ، وتقتصر التخفيضات على دقة الليزر وما يمكن تصوره في المجهر.
الغرض من هذا البروتوكول هو وصف كيفية استخدام LMD ، متبوعا بالحمض النووي الريبي أحادي النسيج ، للحصول على بيانات النسخ الخاصة بالمرحلة والأنسجة من الديدان الخيطية. على وجه التحديد ، فإنه يوضح LMD لعزل أطراف الذيل من يرقات المرحلة الرابعة (L4) من C. elegans. ومع ذلك ، يمكن تكييف هذه الطريقة مع الأنسجة الأخرى ، وبالطبع الأنواع المختلفة.
في C. elegans ، هناك 4 خلايا تجعل طرف الذيل في كل من الذكور والخنثى. خلال مرحلة L4 في الذكور - ولكن ليس في الخنثى - تغير خلايا طرف الذيل شكلها وتهاجر أماميا وداخليا. تحدث هذه العملية أيضا في بعض أنواع الديدان الخيطية الرابديتيد الأخرى وليس كلها. لذلك ، فإن طرف الذيل هو نموذج جيد لتطور التشكل الجنسي ثنائي الشكل. بسبب موقعه ، من السهل أيضا عزل طرف الذيل بواسطة LMD.
للحصول على ملفات تعريف transcriptome من نصائح الذيل ، يستخدم البروتوكول الحالي CEL-Seq2 ، وهي طريقة RNA-seq تم تطويرها للخلايا المفردة17,18. هذه الطريقة لها العديد من المزايا للأنسجة المشتقة من LMD. يتميز CEL-Seq2 بحساسية وكفاءة عالية، حيث يستخدم معرفات جزيئية فريدة (UMIs) للسماح بالقياس الكمي المباشر لقراءات الحمض النووي الريبوزي المرسال، والنسخ في المختبر لضمان التضخيم الخطي، والترميز الشريطي الذي يسمح بتعدد الإرسال لعينات الأنسجة الفردية. القيد الوحيد ل CEL-Seq2 هو أن القراءات المستردة متحيزة إلى نهاية 3' من mRNAs ، وبالتالي لا يمكن تمييز معظم الأشكال المتساوية.