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Das autonome Nervensystem (ANS) ist ein entscheidender Teil des peripheren Nervensystems, das die Homöostase des Körpers aufrechterhält, einschließlich der Anpassung an Umweltbedingungen und Pathologie1. Es ist an der Regulierung mehrerer Organsysteme im ganzen Körper beteiligt, wie z. B. des Herz-Kreislauf-, Atemwegs-, Verdauungs- und endokrinen Systems. Die ANS ist in sympathische und parasympathische Zweige unterteilt. Spinaläste der Synapse des sympathischen Nervensystems in Ganglien der sympathischen Kette, bilateral in einer paravertebralen Position gelegen. Die bilateralen Hals- und Thoraxganglien, insbesondere das StG, sind wichtige Bestandteile, die an der kardialen sympathischen Innervation beteiligt sind. In Krankheitszuständen, wie z.B. Herzischämie, kann es zu neuronalem Umbau kommen, was zu einem sympathischen Overdriveführt 2. Der neuronale Umbau wurde in mehreren histologischen Studien am Menschen und mehreren anderen Tierartennachgewiesen 3,4,5,6. Eine detaillierte biologische Charakterisierung des kardialen Ischämie-induzierten neuronalen Remodells bei kardialen sympathischen Ganglien fehlt derzeit, und die grundlegenden biologischen Eigenschaften spezialisierter neuronaler Zelltypen oder Subtypen innerhalb des kardialen sympathischen Nervensystems (SNS) sind in Gesundheit und Krankheit noch nicht vollständig bestimmt7.
Neuartige Technologien wie scRNA-seq haben Gateways für die genetische Charakterisierung kleiner Gewebe auf Einzelzellebene 8,9 geöffnet. Die relativ große Größe der Neuronen kann jedoch den optimierten Einsatz dieser Einzelzelltechniken beim Menschen behindern10. Darüber hinaus erfordert die Einzelzellsequenzierung einen hohen Zelldurchsatz, um aufgrund eines hohen Verlusts im Sequenzierungsprozess eine ausreichende Zellzahl wiederherzustellen. Dies könnte sich bei der Untersuchung kleiner Gewebe, die in einer Sitzung schwer zu erfassen sind und mehrere Proben erfordern, um genügend einzelne Zellen für die Sequenzierung einzuführen, als Herausforderung erweisen. Die kürzlich entwickelte tröpfchenbasierte snRNA-seq-Technologie (d.h. die 10x Chromium-Plattform) ermöglicht die Untersuchung biologischer Unterschiede zwischen einzelnen Kernen11,12. snRNA-seq hat einen Vorteil gegenüber scRNA-seq für große Zellen (>30 μm), die möglicherweise nicht in Gelperlen in Emulsionen (GEMs) eingefangen werden, sowie eine verbesserte Kompatibilität bei extensiver Dissoziation und/oder längerer Konservierung13,14,15.
Heterogenität, die Anzahl der neuronalen Zellen und andere im kardialen SNS angereicherte Zellen sind wichtige Aspekte für die Charakterisierung des ANS in Gesundheits- und Krankheitszuständen. Darüber hinaus trägt die organ- oder regionsspezifische Innervation durch jedes sympathische Ganglion zur Komplexität des SNS bei. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass zervikale, stellare und thorakale Ganglien der sympathischen Kette verschiedene Regionen des Herzens innervieren16. Daher ist es notwendig, eine Einzelkernanalyse von Ganglienzellen durchzuführen, die aus einzelnen Ganglien stammen, um ihre biologische Architektur zu untersuchen.
Tröpfchenbasiertes snRNA-seq ermöglicht eine transkriptomweite Expressionsprofilierung für einen Pool von Tausenden von Zellen aus mehreren Proben gleichzeitig mit geringeren Kosten als plattenbasierte Sequenzierungsplattformen. Dieser Ansatz ermöglicht es, dass tröpfchenbasierte snRNA-seq besser für die zelluläre Phänotypklassifizierung und die Identifizierung neuer Subpopulationen von Zellen innerhalb des SCG und des StG geeignet ist. Insbesondere bietet dieses Protokoll einen prägnanten schrittweisen Ansatz für die Identifizierung, Isolierung und Einzelkern-RNA-Sequenzierung von sympathischen extrinsischen Herzganglien, eine Methode, die das Potenzial für eine breite Anwendung in Studien zur Charakterisierung von Ganglien hat, die andere verwandte Organe und Gewebe in Gesundheit und Krankheit.