هنا ، نوضح إعداد تعليق أحادي الخلية عالي الجودة لأمعاء البلطي لتسلسل الخلية الواحدة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نوضح إعداد تعليق أحادي الخلية عالي الجودة لأمعاء البلطي لتسلسل الخلية الواحدة.
البلطي النيلي هو واحد من أكثر أنواع أسماك المياه العذبة شيوعا في جميع أنحاء العالم، وهو نموذج بحثي يستخدم على نطاق واسع لدراسات أسماك الاستزراع المائي. يعد تحضير معلقات أحادية الخلية عالية الجودة أمرا ضروريا للدراسات على مستوى الخلية الواحدة مثل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية أو تسلسل الجينوم. ومع ذلك، لا يوجد بروتوكول جاهز للاستخدام لأنواع أسماك الاستزراع المائي، وخاصة لأمعاء البلطي. تختلف إنزيمات التفكك الفعالة حسب نوع الأنسجة. لذلك ، من الضروري تحسين بروتوكول تفكك الأنسجة عن طريق اختيار تركيبة الإنزيم أو الإنزيم المناسبة للحصول على خلايا قابلة للحياة كافية بأقل قدر من الضرر. توضح هذه الدراسة بروتوكولا محسنا لإعداد معلق أحادي الخلية عالي الجودة من أمعاء البلطي النيلي مع مزيج إنزيم من كولاجيناز / ديسباز. هذا المزيج فعال للغاية للتفكك باستخدام ألبومين مصل البقر و DNase لتقليل تراكم الخلايا بعد الهضم. يلبي إخراج الخلية متطلبات تسلسل الخلية الواحدة ، مع قابلية بقاء الخلية بنسبة 90٪ وتركيز الخلية العالي. يمكن أيضا تعديل هذا البروتوكول لإعداد تعليق أحادي الخلية من أمعاء أنواع الأسماك الأخرى. يوفر هذا البحث بروتوكولا مرجعيا فعالا ويقلل من الحاجة إلى تجارب إضافية في تحضير معلقات وحيدة الخلية لأنواع أسماك الاستزراع المائي.
الخلايا هي الوحدات الأساسية للكائنات الحية. مقارنة بدراسات الأنسجة السائبة ، يمكن أن تعكس الدراسات على مستوى الخلية الواحدة عدم تجانس الخلية وتوفر معلومات عالية الدقة1. في السنوات الأخيرة ، طبق الباحثون تقنيات تسلسل الخلية الواحدة لدراسات الجينوم أو النسخ أو epigenome أو multi-omic على مستوى الخلية الواحدة في الثدييات وأسماك الزرد والكائنات النموذجية الأخرى وأبلغوا عن اختراقات كبيرة2،3،4،5،6،7. وفي حين ركزت معظم الدراسات على الكائنات النموذجية، إلا أن هناك عددا قليلا من البروتوكولات المرجعية أو مجموعات التفكك التجارية لتسلسل الخلية الواحدة في أنواع الأسماك الاقتصادية، مما يحد من تطبيق تسلسل الخلية الواحدة في بحوث تربية الأحياء المائية. لذلك ، فإن تطوير بروتوكولات تفكك الأنسجة التي تنتج معلقات أحادية الخلية عالية الجودة مع قابلية عالية للخلية وسلامة الحمض النووي أمر بالغ الأهمية.
من الضروري تحسين بروتوكول تفكك الأنسجة باستخدام الإنزيم المناسب أو تركيبة الإنزيم للحصول على خلايا قابلة للحياة كافية بأقل قدر من الضرر. يختلف الإنزيم الأكثر فعالية لتفكك الأنسجة حسب نوع الأنسجة. في الثدييات ، تم استخدام العديد من الإنزيمات لإعداد معلقات أحادية الخلية للأنسجة الصلبة للثدييات ، بما في ذلك كولاجيناز ، ديسباز ، تربسين ، غراء ، إيلاستاز ، هيالورونيداز ، ليبراز ، أكوتاز ، و trypLE 8,9. يشيع استخدام هضم التربسين جنبا إلى جنب مع الاضطراب الميكانيكي لفصل الأنسجة لزراعة الخلايا في الأسماك10،11،12،13،14. كما تم استخدام التربسين أو إضافته إلى كوكتيل الهضم لتفكك الأنسجة في أمعاء الفئران15 والأنسجة الخيشومية الزرد16. ومع ذلك ، لعدة أسباب ، التربسين ليس الخيار الأفضل لتسلسل خلية واحدة. التربسين وحده عادة ما يكون غير فعال لتفكك الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يحفز التربسين فواصل حبلا الحمض النووي 17,18 وتدهور الحمض النوويالريبي 19.
غراء يحلل البروتينات التي تشكل الوصلات الضيقة بين الخلايا. في خلايا الأعصاب والعضلات الملساء في الثدييات ، يكون غراء أكثر كفاءة وأقل تدميرا من البروتياز الأخرى20,21. ومع ذلك ، مثل التربسين ، ينتج عن غراء تجميع الخلايا الحر الناجم عن الحمض النووي بسبب تحلل الخلايا الذي يحدث أثناء الهضم الأنزيمي9. يكسر الإيلاستاز الإيلاستين ، والذي يوجد عادة في الجلد والرئتين والأربطة والأوتار والأنسجة الوعائية22. غالبا ما يستخدم مع كولاجيناز أو ديسباز أو تربسين لفصل أنسجة الرئة8. يشق الهيالورونيداز الروابط الجليكوسيدية للهيالورونان ، مما يساهم في هضم المصفوفة خارج الخلية في مختلف الأنسجة الضامة والجلد 9,23.
بشكل عام ، يعد كولاجيناز وديسباز خيارات جيدة لانهيار المصفوفة خارج الخلية. تم استخدامها في تفكك أمعاء الإنسان والفأر وسمك الزرد24،25،26،27. يدمر كولاجيناز رابطة الببتيد في الكولاجين ، ويعزز هضم المصفوفة خارج الخلية ، ويطلق الخلايا في تعليق ، وبالتالي ، غالبا ما يستخدم كولاجيناز لتفكك الأنسجة الصلبة للإنسان والفأر ، بما في ذلك الكبد28،29 ، الطحال 30 ، البنكرياس31 ، والأمعاء 25. Dispase هو بروتياز يحلل روابط الببتيد N-terminal لبقايا الأحماض الأمينية غير القطبية وهو أكثر اعتدالا من الكولاجيناز. إنه يشق مكونات المصفوفة خارج الخلية ، مثل الفبرونيكتين ، والكولاجين من النوع الرابع ، وبدرجة أقل ، الكولاجين من النوع الأول ، دون التأثير على تقاطعات الخلايا الخلوية. يستخدم Dispase بشكل منفصل أو مع إنزيمات أخرى لتفكك الأنسجة ، مثل الأمعاء25,32 ، الدماغ33 ، الكبد 34 ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كوكتيلات الهضم المتاحة تجاريا ، بما في ذلك liberase و accutase و trypLE ، هي أيضا بدائل جيدة لتفكك الأنسجة الصلبة ، خاصة للجلد والكبد والكلى 8,9.
ينتمي البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) إلى عائلة Cichlidae من رتبة Perciformes. وهي واحدة من أكثر أنواع أسماك المياه العذبة استزراعا في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية ، حيث يبلغ إنتاجها السنوي 4.5 مليون طن في عام 202235. إنه أحد أفضل أنواع أسماك الاستزراع المائي التي تمت دراستها مع جينوم مشروح جيدا. يعتبر البلطي النيلي نموذجا بحثيا مثاليا لأنواع أسماك الاستزراع المائي نظرا لقصر وقت توليده، وسهولة تربيته، وقدرته على التكيف مع مجموعة واسعة من بيئات التربية. الأمعاء ذات أهمية بحثية كبيرة لأنها عضو التغذية الهضم والامتصاص والتمثيل الغذائي والمناعة المخاطية. الأمعاء هي موطن السكان الميكروبية وهي نسيج مناعي أساسي36. وهو نشط مناعيا بسبب وجود العديد من أنواع الخلايا المناعية ، بما في ذلك الضامة والخلايا البائية والخلايا المحببة والخلايا التائية.
في الدراسة الحالية، قمنا بتطوير بروتوكول لإعداد معلق أحادي الخلية عالي الجودة من أمعاء البلطي النيلي لتسهيل الدراسات على مستوى الخلية الواحدة في أنواع أسماك الاستزراع المائي. وفقا لخصائص هذه الإنزيمات الخاصة بالأنسجة والعمل الأولي ، فإن كولاجيناز / ديسباز مناسب لفصل أنسجة أمعاء البلطي. النوع الأخير من الإنزيم الذي يجب مراعاته عند تحضير معلقات الخلية الواحدة هو DNase-I ، الذي يمنع تراكم الخلايا عن طريق تحلل الحمض النووي الحر المنطلق من خلال تحلل الخلايا الميتة أثناء الهضم الأنزيمي دون بدء مسارات موت الخلايا المبرمج9 ويزيد من إنتاجية الخلايا الحية36. بالإضافة إلى ذلك ، يضاف ألبومين مصل الأبقار (BSA) إلى المخزن المؤقت للغسيل لتقليل تكتل الخلايا وتحسين صلاحية الخلية. تصف العديد من شركات الكواشف BSA بأنها مثبت للإنزيم. تم استخدام إضافة 0.04٪ -1٪ BSA إلى PBS (محلول ملحي مخزن بالفوسفات) لتطوير محلول غسيل لإعداد معلقات تسلسل أحادية الخلية دون آثار ضارة38. يمكن أن تساعد إضافة نسبة منخفضة من BSA في الحفاظ على صلاحية الخلية وتجنب التجميع الحر للخلايا الناجم عن الحمض النووي بسبب تحلل الخلايا. يمكن أن يوفر هذا البروتوكول أيضا مرجعا قيما لتطوير بروتوكولات تفكك الخلايا من أمعاء أنواع أسماك الاستزراع المائي الأخرى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع بروتوكولات الحيوانات خلال هذه الدراسة من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسية بجامعة هاينان (رقم البروتوكول: HNUAUCC-2022-00063; تاريخ الموافقة: 2022-03-03). يمكن العثور على قائمة بالمعدات واللوازم المستخدمة في هذه التجربة في جدول المواد. ويرد ملخص للبروتوكول الحالي في الشكل 1.
1. إعداد الأسماك
2. إعداد الكاشف
3. إعداد المعدات
4. تشريح الأنسجة وتفكك الخلايا
5. تلطيخ والفحص المجهري
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يصف هذا البروتوكول تحضير معلق عالي الجودة أحادي الخلية لأمعاء البلطي النيلي لتسلسل الخلية الواحدة (الشكل 1). يظهر هذا البحث أن مزيج كولاجيناز / ديسباز له تأثير تفكك جيد وهو خفيف لأنسجة الأمعاء. يعد اختيار إنزيم الهضم الأمثل أمرا ضروريا لإعداد تعليق أحادي الخلية عالي الجودة. في العمل الأولي ، تمت مقارنة كفاءات التفكك للعديد من الإنزيمات شائعة الاستخدام ، والنتائج مدرجة في الجدول 1. تم التحقق من أن مزيج الكولاجيناز / ديسباز له تأثير تفكك أفضل بكثير من كولاجيناز أو ديسباز أو تر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يصف هذا البروتوكول تحضير معلق أحادي الخلية عالي الجودة لأمعاء البلطي النيلي. قبل التفكك ، من الضروري إزالة الدهون والمساريق من الأمعاء ، خاصة بالنسبة لأمعاء الأسماك آكلة اللحوم التي تحتوي على الكثير من الدهون. استخدام حقنة بدلا من الكشط الصلب لغسل محتويات الأمعاء يقلل من الأضرار الميكانيكية للخلايا. لضمان بقاء الخلية ، من الضروري أيضا الحفاظ على درجة الحرارة عند 20 درجة مئوية أو أقل لتشريح الأنسجة وخطوات الشطف. يتم تبريد محاليل الغسيل على الجليد ، ويتم ضبط درجة حرارة جهاز الطرد المركزي على 4 درجات مئوية مقدما. الأهم من ذ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
يرغب المؤلفون في الاعتراف بالدعم المقدم من مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة هاينان في الصين (رقم 320QN211) وبرنامج صندوق الأبحاث التابع للمختبر الرئيسي لمقاطعة قوانغدونغ لمكافحة أمراض الحيوانات المائية والزراعة الصحية في الصين (NO. PBEA2021ZD01).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.22-& م فلتر معقم | Solarbio Life Sciences | SLGV033RB | يتم استخدامه لتصفية وتعقيم محلول الإنزيم. |
| 40-& مو ؛ مصفاة الخلايا m يتم تطبيق مصفاة | Solarbio Life Sciences | F8200 | للتخلص من قطع الأنسجة غير المهضومة. |
| ألبومين مصل البقر (BSA) | مسحوق SRE0098 سيجما ألدريتش | ؛ مخفف 0.04 جم BSA مع 100 مل 1 & مرات ؛ DPBS لتحضير 0.04٪ BSA-DPBS غسيل bffer. يخزن في درجة حرارة 2 - 8 درجة مئوية. | |
| كولاجيناز II | سانجون للتكنولوجيا الحيوية | A004202 | تمييع مع PBS إلى تركيز نهائي قدره 1 مجم / مل. |
| كولاجيناز / ديسبيز | روش | 10269638-001 | تمييع مع PBS إلى تركيز نهائي يبلغ 1 مجم / مل. |
| تخفيف | Sigma-Aldrich | D4818 | مع PBS إلى تركيز نهائي يبلغ 1 مجم / مل. |
| DNase I | Sigma-Aldrich | AMPD1 | DNase I يساعد على تقليل تكتل الخلايا. |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات من Dulbecco (DPBS) ، Ca2 + < / sup> / Mg +< / sup> خال من | Solarbio Life Sciences | E607009-0500 | يحفظ في درجة حرارة الغرفة. |
| A600438 تخفيف Elastase | Sangon Biotech | مع PBS إلى تركيز نهائي يبلغ 0.5 مجم / مل. | |
| مصل الأبقار الجنينية (FBS) | مصل جيبكو | 16000-044 | ، يستخدم بحجم 5٪ في محلول digetstion. |
| مقلوب مجهر | Leica | qTOWER3G | يتم استخدامه لفحص صلاحية الخلية. |
| 5401119001 | يخفف Liberase | Roche | مع PBS إلى تركيز نهائي يبلغ 0.25 مجم / مل. |
| النيل tilpia (Oreochromis niloticus< / em>) ProGift | Aquaculture Technology Co. Ltd. | NA | أسماك صحية بدون علامات مرضية (متوسط وزن الجسم: 100 جرام). |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) | Solarbio Life Sciences | P1020 | يحفظ في درجة حرارة الغرفة. |
| جهاز طرد مركزي مبرد | Eppendorf | 5424 | يتم استخدامه لتدوير الأنسجة والخلية بيتيت. |
| مثبط RNase | NEB | M0314L | يمنع نشاط RNase |
| كاشف RNase-Be-Gone ذو الطور | الصلب Sangon Biotech | B644201-0050 | يتم استخدامه لإزالة RNase من أدوات مثل مقص التشريح والماصات الزجاجية. يحفظ في درجة حرارة الغرفة. |
| تريكايين ميثانسولفونات (MS-222) | سيجما-ألدريتش | E10521 | للقتل الرحيم للأسماك. |
| Trypan Blue | Invitrogen | C0040 | يتم استخدامه لتلطيخ الخلايا الميتة. |
| E607001 تمييع التربسين | سانجون للتكنولوجيا الحيوية | مع PBS إلى تركيز نهائي يبلغ 1 مجم / مل. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.