$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
كانت العينة المستخدمة في هذا البروتوكول جزءا من دراسة العضلات والتنقل والشيخوخة (SOMMA)15 ، والتي تمت الموافقة عليها من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمجموعة Western IRB-Copernicus Group (WCG) وتم تنفيذها وفقا لإعلان هلسنكي. قدم المشاركون موافقة خطية مستنيرة على مشاركتهم في الدراسة.
ملاحظة: تم تكييف هذا البروتوكول من بروتوكول سابق باستخدام 100 ملغ من الأنسجة الدهنية تحت الجلد في البطن البشري على منصة نانوويل16. تم تحسين البروتوكول الحالي ل 50 ملغ من IMAT البشري وإعداد المكتبة باستخدام منصة قائمة على القطيرات. قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من تحسين هذا البروتوكول لعزل النوى من IMAT غير البشرية أو غيرها من المستودعات الدهنية.
1. تحضير المخازن المؤقتة والكواشف (الجدول 1 والجدول 2)
ملاحظة: قم بإعداد المخازن المؤقتة طازجة في يوم التجربة ولا تعيد استخدامها.
- قم بتبريد جهاز الطرد المركزي مسبقا إلى 4 درجات مئوية.
- تحضير محلول التجانس ووسط عزل النوى.
- احصل على دلاء من الثلج وأنابيب مخروطية مسبقة التبريد 2 × 15 مل.
- امزج جميع الكواشف الخاصة بمخزن التجانس (HB) في أنبوب مخروطي سعة 15 مل بالترتيب المدرج في الجدول 1. ابق على الجليد. تخلط عن طريق دوامة.
- امزج جميع كواشف وسط عزل النوى (NIM) في أنبوب مخروطي سعة 15 مل في القائمة المرتبة في الجدول 2. ابق على الجليد. تخلط عن طريق دوامة.
- قم بإعداد 10٪ Triton-X بإضافة 100 ميكرولتر من Triton X-100 إلى 900 ميكرولتر من الماء الخالي من النيوكلياز. دوامة لضمان الخلط السليم. يحفظ في درجة حرارة الغرفة (RT).
| الكاشف | الحجم (ميكرولتر) | التركيز النهائي (mM) |
| 1x | 2x |
| 1 م مغل2 | 10 | 20 | 5 |
| 1 متر تريس العازلة ، درجة الحموضة 8.0 | 20 | 40 | 10 |
| 2 مليون كيلو لتر | 25 | 50 | 25 |
| 1.5 م سكروز (-4درجة مئوية) | 334 | 668 | 250 |
| 1 مللي متر DTT | 2 | 4 | 0.001 (~ 1 ميكرومتر) |
| 100x مثبطات الأنزيم البروتيني | 20 | 40 | 1x |
| سوبراسين 20 وحدة / ميكرولتر | 40 | 80 | 0.4 وحدة / ميكرولتر |
| ماء خال من النيوكلياز | 1549 | 3098 | - |
| الحجم الكلي | 2000 | 4000 | - |
الجدول 1: المخزن المؤقت للتجانس (HB). ابق على الجليد. تخلط عن طريق دوامة.
| الكاشف | الحجم (ميكرولتر) | التركيز النهائي (mM) |
| 1x | 2x |
| EDTA | 0.4 | 0.8 | 0.1 |
| مثبط ريبولوك RNAse (40U / μL) | 40 | 80 | 0.8 وحدة / ميكرولتر |
| 1٪ BSA-PBS (-/-) | 1959.6 | 3919.2 | - |
| الحجم الكلي | 2000 | 4000 | - |
الجدول 2: وسط عزل النوى (NIM). ابق على الجليد. تخلط عن طريق دوامة.
2. سحق الأنسجة المجمدة (الشكل 2 أ)
- قم بإعداد محطة العمل للتجانس.
- املأ العلبة بالنيتروجين السائل (LN2).
تنبيه: عند العمل مع LN2 ، ارتد دائما نظارات واقية وقفازات تبريد.
- احصل على 2x هاون ، 1x مدقة ، 1x ملعقة مغرفة صغيرة ، 1x ارتداد زجاجي ، و 1x مدقة من الفولاذ المقاوم للصدأ للحارس التلقائي.
- قم بإعداد الحارس التلقائي.
- املأ دورقا بالثلج وقم بتبريد ارتداد الزجاج مسبقا.
- املأ مدافع الهاون (التي تحتوي على المدقة والملعقة) ب LN2 لتبريد الأدوات. دع LN2 يتبخر ويكرر.
- أثناء تبريد الأدوات ، أضف 1 مل من HB إلى ارتداد الزجاج.
- املأ كلا الهاون ب LN2 مرة أخيرة واسكب عينة IMAT 50 مجم في إحدى قذائف الهاون.
- سحق IMAT باستخدام المدقة عن طريق الضغط عليها برفق على قطعة الأنسجة لتقسيمها إلى قطع صغيرة. تأكد من سحق جميع القطع.
- سوف يتبخر LN2 ببطء أثناء سحق الأنسجة. عندما يتم سحق الأنسجة بشكل صحيح ، ولا يزال هناك 1/4 - 1/2 من هاون LN2 الأيسر ، قم بإمالة الهاون نحو شفة الهاون لجمع الأنسجة المسحوقة بواسطة الشفة. دع LN2 يتبخر تماما.
- مباشرة بعد تبخر آخر LN2 ، اغرف الأنسجة المسحوقة في الارتداد الزجاجي الذي يحتوي على 1 مل من HB.
3. تجانس الأنسجة المسحوقة
- تجانس الأنسجة المسحوقة باستخدام الحارس التلقائي. اجعل الزجاج يرتد لأعلى ولأسفل في مدقة الفولاذ المقاوم للصدأ لمدة 10 ضربات في الاتجاه الأمامي ، متبوعا ب 10 ضربات في الاتجاه العكسي.
- تأكد من أن المحلول غائم بعد التجانس ولا يحتوي على قطع مرئية من الأنسجة. غالبا ما يتوقع اللون الوردي الفاتح بسبب التلوث بالأنسجة العضلية.
- انقل التجانس إلى أنبوب منخفض الارتباط سعة 1.7 مل مبرد مسبقا على الجليد.
- استخدم 400 ميكرولتر من HB لشطف الارتداد للتأكد من نقل جميع المواد وإضافتها إلى الأنبوب.
ملاحظة: يمكن معالجة عينتين في وقت واحد. للقيام بذلك ، ضاعف كمية HB و NIM. سحق وتجانس عينة نسيج واحدة وبعد ذلك مباشرة سحق وتجانس عينة الأنسجة الثانية لتكون قادرة على أداء خطوات العزل والتنظيف بالتوازي.
4. عزل النوى وتنظيفها (الشكل 2 ب)
- أضف 14 ميكرولتر من Triton-X (10٪) إلى التجانس لتركيز 0.1٪.
- احتفظ بالأنبوب على الثلج وفي الظلام لمدة 10-15 دقيقة أثناء الدوامة كل 3 دقائق.
- قبل البلل مصفاة خلية واحدة 100 ميكرومتر ومصفاة خلية 40 ميكرومتر (لكل عينة) مع 100 ميكرولتر من RT DPBS لكل منها في أنبوب مخروطي 50 مل.
- تصفية التجانس من خلال مصفاة خلية 100 ميكرومتر.
- شطف أنبوب 1.7 مل مع 400 ميكرولتر من HB وتصفية من خلال مصفاة خلية 100 ميكرومتر.
- بعد ذلك ، قم بتصفية المحلول من خلال مصفاة الخلايا 40 ميكرومتر.
- انقل كمية متساوية من المحلول إلى أنبوبين منخفضي الربط سعة 1.7 مل مبردين مسبقا يقابلان ~ 900 ميكرولتر في كل أنبوب.
- أجهزة الطرد المركزي الأنابيب لمدة 10 دقائق عند 2700 × جم عند 4 درجات مئوية. يجب أن يكون هناك بيليه صغير مرئي بعد الطرد المركزي.
- قم بإزالة وتجاهل الطبقة الدهنية العلوية والمادة الطافية المتبقية ، تاركا محلول ~ 50 ميكرولتر من الأنبوب الأول.
- كرر للأنبوب الثاني.
- أعد تعليق الحبيبات تماما في الأنبوب الأول عن طريق سحب القطر برفق لأعلى ولأسفل 20x ونقله إلى أنبوب جديد منخفض الربط سعة 1.7 مل. تجنب خلق فقاعات.
- كرر هذا الإجراء للأنبوب الثاني وانقل المحلول المعاد تعليقه إلى نفس الأنبوب.
- أضف 500 ميكرولتر من NIM واخلطها مع الماصة.
- جهاز طرد مركزي الأنبوب بميزان عند 1000 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية.
- قم بإزالة المادة الطافية ، واترك ~ 50 ميكرولتر ، وماصة برفق لأعلى ولأسفل حتى يتم إعادة استخدام الحبيبات. اختياريا ، انقل الحبيبات المعاد تعليقها إلى أنبوب نظيف جديد إذا بقيت بعض بقايا الدهون على جانب الأنبوب.
- أضف 200 ميكرولتر من NIM واخلطها عن طريق الماصة.
5. تلطيخ النوى وعدها (الشكل 2 ج والشكل 3)
ملاحظة: لتسهيل العد ، قم بإعداد بروتوكول "عد النوى" على عداد خلية آلي ، حيث يمكن أن يؤثر ضبط المجال الساطع وقنوات DAPI على العد بشكل كبير. اضبط القنوات بحيث يتم التقاط النوى فقط وليس الحطام. تأكد من أن قناة الحقل الساطع تشير فقط إلى "الكائنات" التي تحتوي أيضا على صبغة DAPI.
- أضف 1 قطرة من محلول تلطيخ الخلايا الحية واتركه في الظلام ، على الجليد ، لمدة 15 دقيقة.
- قم بتصفية المحلول من خلال مصفاة خلية 30 ميكرومتر.
- امزج محلول النوى عن طريق السحب وأضف 10 ميكرولتر من المحلول إلى شريحة غرفة عد الخلايا.
- عد النوى باستخدام عداد الخلايا الآلي.
ملاحظة: التركيز الأمثل هو 1000 نواة / ميكرولتر المقابلة ل 1.0 × 106 / مل.- تأكد من عدم وجود كتل من النوى ، لأن هذا قد يسد الشريحة لتوليد قطرات أحادية النوى (الشكل 3).
- إذا لم يكن تركيز النوى مرتفعا بدرجة كافية ، فقم بتدوير المحلول لأسفل عند 1000 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية للحصول على حبيبات ، وإزالة المادة الطافية ، وإعادة التعليق في حجم أصغر.
- إذا كانت درجة الحطام في المحلول عالية ، فأعد تعليق محلول النوى في حجم أكبر من NIM (أي 1 مل) وقم بالتصفية من خلال مصفاة خلية 30 ميكرومتر مرة أخرى. ثم قم بالدوران لأسفل عند 1000 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية وأعد التعليق بالحجم المناسب بالنسبة لتركيز النوى.
- بعد الحصول على تركيز النوى ، انتقل مباشرة إلى الخطوة الأولى في إعداد المكتبة.

الشكل 3: تلطيخ النوى المعزولة. صورة من عداد الخلية للنوى الملطخة ب NucBlue / DAPI (الصورة اليسرى) وصورة المجال الساطع المقابلة (الصورة اليمنى). يتضح وجود كميات صغيرة من الحطام في صورة المجال الساطع. لا يحتوي عداد الخلايا الآلي المستخدم هنا على خيار لتضمين أشرطة المقياس. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
6. إعداد المكتبة ومعلمات التسلسل
- ارجع إلى بروتوكول شامل لإعداد المكتبة باستخدام نهج النوى المفردة القائم على القطيرات المتاح على صفحة الويب الخاصة بالمزود17.
- استهدف استعادة 10000 نواة مستهدفة. ومع ذلك، بالنسبة للعينات ذات المستوى العالي من الحطام أو النوى الهشة، يتوقع استرداد عدد أقل من النوى.
- قم بتخزين العينات في درجة حرارة 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 72 ساعة بعد الخطوة 2.3. في بروتوكول إعداد المكتبة للجمع بين معالجة المزيد من العينات بالتوازي. قم بذلك عن طريق معالجة عينتين حتى الخطوة 2.3 في يومين متتاليين ، وفي اليوم الثالث ، قم بمعالجة العينات ال 4 معا من الخطوة 3 وما بعدها في بروتوكول إعداد المكتبة.
- معلمات التسلسل: تسلسل على منصة تسلسل تهدف إلى 50000 قراءة مزدوجة النهاية لكل نواة.
ملاحظة: تم تسلسل البيانات المقدمة في هذا البروتوكول على منصة NovaSeq 6000 ، بهدف الحصول على 50000 قراءة مزدوجة النهاية لكل نواة.

الشكل 2: سير عمل البروتوكول. رسم تخطيطي لسير العمل في (أ) الخطوتين 2 و3 و(ب) الخطوة 4 و(ج) الخطوة 5 من البروتوكول. تم إنشاء الرقم مع BioRender.com. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
7. معالجة البيانات وتحليلها
ملاحظة: في هذا البروتوكول ، يتم تقديم بعض البرامج الموصى بها وحزم R المستخدمة لمعالجة بيانات التسلسل الناتجة بإيجاز ، مع التركيز على الخطوات بعد المعالجة المسبقة الأولية (الجدول 3). توفر هذه الدراسة مقاييس عامة لمراقبة الجودة (QC) ومثالا على تقريب وإسقاط مشعب موحد (UMAP) في الشكل 4. ومع ذلك ، فإن الوصف المتعمق لتحليل المعلوماتية الحيوية خارج نطاق هذا البروتوكول. لذلك ، يمكن للقراء الرجوع إلى المراجعة الأخيرة حول أفضل الممارسات لتحليل الخلية الواحدة بواسطة Heumos et al.18.
- المعالجة المسبقة لبيانات التسلسل
- قم بتعيين النوى المفردة المقروءة إلى الجينوم المرجعي البشري GRCh38.
- تضمين قراءات intron في العد.
- قم بإجراء مراقبة الجودة وتصفية البيانات باستخدام حزمة Seurat R 19.
- احسب درجة تعقيد الخلية بقسمة عدد الجينات المكتشفة في عدد log(10) من القراءات المكتشفة.
- ارسم أهم مقاييس مراقبة الجودة باستخدام مخطط تكراري أو مخطط كمان ، بما في ذلك عدد الجينات المكتشفة لكل نواة ، ونسبة قراءة الميتوكوندريا ، ودرجة تعقيد الخلية.
- قم بتصفية النوى التي تحتوي على أقل من 200 أو أكثر من 10000 جين لكل نواة ، وأكثر من 10٪ من قراءات الميتوكوندريا ، ودرجة تعقيد أقل من 0.8.
- تطبيع البيانات وإجراء تقليل الأبعاد.
- استخدم الدالة SCTransform من Seurat لتطبيع البيانات باستخدام 2000 معلم متغير.
- بيانات الكتلة باستخدام الدالات التالية من حزمة Seurat R: RunPCA و FindNeighbors و FindClusters و RunUMAP.
- ارسم UMAP لتصور تجميع البيانات.
- تصفية الثنائيات المتوقعة باستخدام حزمة DoubletFinder R 20 وإعادة تجميع البيانات.
- قم بالتعليق على المجموعات باستخدام علامات الجينات المعروفة لأنواع الخلايا المتوقع وجودها في الأنسجة (نهج خاضع للإشراف) أو بناء على أفضل 5 جينات يتم التعبير عنها بشكل تفاضلي بين المجموعات (نهج غير خاضع للإشراف).
- استخدم decontX21لتحديد درجة تلوث الحمض النووي الريبي المحيط ولضبط مصفوفة التعبير الجيني للحمض النووي الريبي المحيط.
- قم بتضمين مصفوفة الجينات الخام كخلفية.
- احفظ كائن Seurat للاستكشاف المستقبلي للبيانات.
ملاحظة: رمز مراقبة الجودة وتحليل التجميع متاح في الملف التكميلي 1.
| حزم البرامج / R المستخدمة في سير عمل البيانات | البرامج / الحزم البديلة | خطوة المعالجة |
| سيل رينجر | ستارسولو ، كاليستو | التشذيب والمحاذاة ورسم الخرائط |
| سورات | SingleCellExperiment, Cellranger | مراقبة الجودة والتحليل واستكشاف البيانات |
| دوبليت فايندر | scds ، scdblFinder ، فرك | الكشف المزدوج |
| ديكونتكس | سوبكس، سيلبندر | تعديل الحمض النووي الريبي المحيط |
الجدول 3: برامج/أدوات لسير عمل البيانات.