يعد مرض القلب والأوعية الدموية التصلب الشرايري (ASCVD) السبب الرئيسي للوفاة والإعاقة في العالم، وعلى الرغم من التقدم العلاجي الكبير، لا يزال عبئه دون أن ينخفض. تصلب الشرايين هو مرض التهابي مزمن في جدار الشريان، مدفوع بتفاعلات معقدة وديناميكية بين مجموعات خلايا متنوعة تنظم بشكل جماعي التقدم الصامت من المرض تحت السريري المبكر إلى أحداث القلب والأوعية الدموية (CV) التي تغير الحياة2.
في الشرايين المتوسطة والكبيرة، تراكم ترسبات الكوليسترول داخل البلاعم هو علامة مميزة لتصلب الشرايين3. تتكون اللويحة التصلبية من الأحماض الدهنية، والكوليسترول، والخلايا الالتهابية، والكالسيوم، والفيبرين، وخلايا العضلات الملساء، وخلايا البطانة، والحطام الخلوي داخل تحت البطانة4. تصنف اللويحات المصحبة بتصلب الشرايين إلى نوعين: منخفضة المخاطر وعالية الخطورة. تعرف اللويحات عالية الخطورة من خلال ميلها لتحفيز حدث قلبي وعائي لاحق، عادة من خلال آليات مثل تآكل اللويحاتأو تمزقها.
تشمل خصائص اللويحات عالية الخطورة نوى دهنية كبيرة، وعدة خلايا التهابية، وعدد أقل من خلايا العضلات الملساء، وغطاء ليفي رقيق، وتكلس دقيق، ونزيف داخل اللويحة، وأوعية جديدة جديدة، ونواة نخرية6. يتم الكشف عن اللويحات عالية الخطورة سريريا باستخدام أساليب تصوير غير جراحية وغازية، وهي تصوير الأوعية الدموي المحوسوب للتاجيين التاجيين (CCTA) والتصوير المقطعي التماسكي البصري (OCT) على التوالي 7,8. على الرغم من التقدم الكبير في تصوير القلب والأوعية الدموية، لا يزال من الصعب التنبؤ بتمزق اللويحات التصلب التي تسبب احتشاء عضلة القلب، وليس دائما مفيدافي البيئات السريرية.
على الرغم من عقود من البحث، ما زلنا نفتقر إلى مؤشرات حيوية متداولة موثوقة يمكنها تحديد الأنماط الظاهرية لللويحات عالية الخطورة بشكل محدد، مما يترك فجوة حرجة في إدارتنا السريرية لتصلب الشرايين. وهذا يؤكد الحاجة إلى استراتيجيات جزيئية يمكنها توصيف هذه اللويحات بمستوى بيولوجي أكثر أساسية 7,10. في هذا السياق، حظيت العلامات القائمة على RNA باهتمام كبير، حيث يمكنها التقاط النشاط النسخي المعقد الذي يحدث داخل البيئة الدقيقة للبلاك11. لقد أثبتت التطورات الحديثة في تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) قوة خاصة، حيث قدمت حلا غير مسبوق لتحديد الخلايا الفردية داخل اللويحات المصلبة للشرايين وكشف مجموعات خلايا مميزة، وأنماط تعبير جينات، ومسارات جزيئية تكمن وراء ضعف البلاك12،13. على الرغم من هذه التطورات، لا توجد معرفة كافية حول العمليات التنظيمية، والتفاعلات، والأهمية الوظيفية لأنواع الخلايا المختلفة المتورطة في تطور تصلب الشرايين14.
عندما يكون عبء تصلب الشرايين شديدا ومنتشر، يصبح إعادة التصنيع الجراحي هي الاستراتيجية العلاجية الحاسمة. استئصال الشريان التاجي (CE) هو إجراء جراحي مساعد لجراحة تحويل مسار الشريان التاجي (CABG) حيث يتم إزالة اللويحات التصلبية الميكانيكية من الشرايين التاجية الممرضة بشكل منتشر لتمكين التطعيم التحويلي وتحقيق إعادة تقويم كامل لعضلة القلب15,16. تعد اللويحات المصلبية للشرايين وعينات استئصال الشرايين تحديا خاصا في التعامل معها لأنها تحتوي على الكثير من الأنسجة النخرية، وترسبات الدهون، والفيبرين، والتكلس. عندما يتم تفكيك هذه الأنسجة للتحليل، تنتج حطاما كبيرا يسد المرشحات والأنظمة الميكروفلويدية، مما يجعل عزل الخلايا المفردة الحيةأمرا صعبا للغاية. في الواقع، وجدت إحدى دراسات لويحات السباتي أن الخلايا الحية تمثل أقل من 1٪ من جميع الجسيمات بعد معالجة الأنسجة؛ أما الباقي فكان مجرد حطام لوحة18.
ولزيادة تعقيد هذا التحدي، توجد اللويحات المصلبة للشرايين في حالة من الإجهاد الأيضي والتأكسدي المزمن، حيث تجعل الخلايا التي تخضع لموت المبرمج، والشيخوخة، وعمليات تنكسية أخرى أغشية الخلايا أكثر هشاشة وعرضة للاضطراب، مما يجعل عزل الخلايا المفردة الحية أمرا صعبا للغاية 18,19,20. الهضم الميكانيكي والإنزيمي المطلوب لتحضير عينات لتحليل scRNA-seq غالبا ما يتسبب في تلف هذه الخلايا المتضررة بالفعل، مما يقلل من قابلية العيش ويؤدي إلى معدلات احتجاز خلوية ضعيفة. تميل هذه العملية أيضا إلى فقدان مجموعات الخلايا الهشة أو النادرة بشكل انتقائي، مما يدخل تحيزا كبيرا في كل من بيانات النسخ وأنواع الخلايا الممثلة في النتائج النهائية. تصبح هذه المشكلة أكثر وضوحا في اللويحات المتكلسة أو شديدة المرض، حيث تسبب ظروف المعالجة القاسية اللازمة لتفكيك الأنسجة ضررا إضافيا لقدرة الخلايا على العيش 18,21,22.
على النقيض من ذلك، تبقى النواة سليمة هيكليا حتى في ظلهذه الظروف الصعبة. ويرجع ذلك أساسا إلى الغلاف النووي، وهو طبقة ثنائية دهنية مزدوجة مدعمة بطبقات نووية (Lamin A/C و Lamin B)، والتي توفر صلابة ميكانيكية ومقاومة للضغوط الأسموزية والإنزيمية والفيزيائية التي تعطل غشاء البلازما بسهولة24,25. كما تحافظ الصفيحة النووية على الشكل النووي حتى عندما يكون السيتوبلازم المحيط متضررا بشدة26. وهذا يجعل تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي النواة (snRNA-seq) بديلا أكثر عملية وموثوقية لتسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) لتحليل نسيج تصلب الشرايين27. من خلال التقاط معلومات النسخ من النوى السليمة بدلا من الخلايا الكاملة، يتجاوز snRNA-seq القيود التي تفرضها ضعف القدرة على البقاء والمحتوى العالي من الحطام، مما يتيح تصفيفا أكثر دقة وشمولا لبيئة البلاك الدقيقة18.
لذلك، في هذه الدراسة، نقدم بروتوكول عزل النوى المحسب تم تطويره خصيصا لأنسجة استئصال الشريان التاجي، يتضمن تحلل غير أيوني قائم على المنظفات ومدة التحلل المعدلة تجريبيا بناء على درجة تكلس الأنسجة، لإنتاج نوى عالية الجودة ذات سلامة هيكلية وRNA محفوظة مناسبة لتحليل snRNA-seq لاحقا.