Hochwertige Präparation von Hirn- und Knochenmarkkernen für Einzelkern-Multiom-Assays
22. Dezember 2023
Der Erfolg von Einzelzell-/Einzelkern-Transkriptomik und Multi-Omics hängt weitgehend von der Qualität der Zellen/Zellkerne ab. Daher muss die Isolierung von Zellen/Zellkernen aus Gewebe und deren Aufreinigung hochgradig standardisiert sein. Dieses Protokoll beschreibt die Präparation von Zellkernen aus Gehirn und Knochenmark für den nachgeschalteten Einzelkern-Multiom-Assay.
Die Technologieeinheit Zytometrie und Biomarker unterstützt biomedizinische Projekte durch modernste Technologien und Pipelines zur Zellphänotypisierung und molekularen Profilierung mit Einzelzellauflösung. In diesem Zusammenhang verwenden wir verschiedene Werkzeuge für die Einzelzell-Multiom-Analyse, um Einblicke in die Genexpression und Genregulation in Gesundheit und Krankheit zu erhalten. Die Durchflusszytometrie identifiziert und entnimmt einzelne Zellen auf der Grundlage einzigartiger Eigenschaften.
Zu den jüngsten Fortschritten gehören bildbasierte Spektralsortierer mit hohem Durchsatz, die Flexibilität beim Panel-Design bieten, die gleichzeitige Verwendung ähnlicher Farbstoffe und die Verwaltung der Autofluoreszenz ermöglichen. Eine große experimentelle Herausforderung beim Einsatz modernster Einzelzelltechnologien ist die Arbeit mit besonders fragilen oder seltenen Zellpopulationen. Jeder Gewebe- oder Zelltyp muss einer fein abgestimmten Protokolloptimierung unterzogen werden, um genügend hochlebensfähige Zellen zu erhalten, die sich in qualitativ hochwertige Sequenzierungsdaten übersetzen lassen.
Unser modifiziertes Einzelkernpräparationsprotokoll verbessert die Zellkernregeneration und minimiert die Belastung der Kerne. Es ist speziell für Gehirn- und Knochenmarkgewebe optimiert und deckt alle Schritte von der Probendissoziation bis zur Zellkernreinigung ab.
Überblick
Diese Studie konzentriert sich auf die Optimierung der Nuklei-Isolierung aus Hirn- und Knochenmarkgeweben für nachgelagerte Einzelnukleus-Multiome-Assays. Die Bedeutung einer hochwertigen Nuklei-Extraktion wird aufgrund ihrer Auswirkungen auf Einzelzell-Transkriptomik und Multi-Omik-Analysen hervorgehoben.
Wichtige Studienkomponenten
Forschungsgebiet
- Einzelzell-Transkriptomik
- Multi-Omik
- Nuklei-Isolierungstechniken
Hintergrund
- Der Erfolg der Transkriptomik hängt von der Reinheit und Qualität der isolierten Zellen/Nuklei ab.
- Jüngste Fortschritte in der Durchflusszytometrie und bildbasierten Technologien verbessern die Zellsortierfähigkeiten.
- Spezielle Berücksichtigung ist für fragile oder seltene Zellpopulationen erforderlich, die optimierte Protokolle erfordern.
Verwendete Methoden
- Modifiziertes Nuklei-Präparationsprotokoll für Hirn- und Knochenmarkgewebe
- Mausmodellsystem
- Techniken umfassen Durchflusszytometrie und automatisierte Zellzählung
Hauptergebnisse
- Verbesserte Nuklei-Wiedergewinnungsraten mit minimiertem Stress während der Vorbereitung.
- Die Reinheit der Hirnnuklei erhöhte sich nach der Sortierung von 36% auf nahezu 100%.
- Ein zuverlässiger Workflow zur Vorbereitung von Nuklei für hochwertige Sequenzierungsdaten wurde etabliert.
Schlussfolgerungen
- Diese Studie demonstriert ein effektives Protokoll zur Isolierung hochreiner Nuklei aus spezifischen Geweben.
- Die Ergebnisse haben bedeutende Auswirkungen auf die Verbesserung der Einzelzell-Multiome-Analysen in der Gesundheits- und Krankheitsforschung.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
High-quality nuclei preparation from brain and bone marrow is foundational for robust single-nuclei multiome assays, directly impacting the reliability of transcriptomic and epigenetic profiling in early discovery. Standardized protocols for nuclei isolation enable consistent data generation, supporting predictive confidence and mechanistic de-risking in complex tissue studies. This capability is critical for advancing disease-relevant models and accelerating portfolio decisions in neurobiology and hematology research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of cell-type-specific transcriptional and epigenetic states in complex tissues.
- Supports functional target validation by providing high-integrity nuclei for multiomic readouts.
- Facilitates mechanistic de-risking through reproducible sample preparation and data quality.
Screening & Assay Development
- Delivers validated nuclei suspensions optimized for downstream 10X Genomics multiome workflows.
- Improves assay reproducibility and standardization by minimizing sample variability.
- Enables scalable preparation of nuclei libraries for high-throughput compound or perturbation screening.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant tissue models for translational biomarker discovery.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by maintaining nuclei quality across experiments.
- Reduces risk of technical artifacts that could confound preclinical data interpretation.
Pipeline & Workflow Integration
This nuclei preparation protocol integrates at the interface of tissue processing and single-nuclei multiome sequencing, supporting workflows from early discovery through preclinical research.
- Discovery Biology: Provides high-quality nuclei for hypothesis testing and pathway analysis in brain and bone marrow tissues.
- Screening: Ensures assay readiness and reproducibility for multiomic profiling platforms.
- Analytics: Delivers quantitative nuclei quality metrics to inform downstream data analysis and condition comparison.
- Translational Research: Supports biomarker alignment and disease model fidelity by preserving nuclei integrity.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized, reusable protocol adaptable to diverse tissue types and studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in multiomic studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of nuclei isolation workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by ensuring reliable data inputs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neurobiology and hematology programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue dissociation, nuclei isolation, and quality control assessment.
- Needs access to flow cytometry, automated cell counting, and sequencing infrastructure.
- Demands cross-team standardization to ensure reproducibility across studies and sites.
- May require protocol adaptation for different tissue types or species.
- Dependent on maintaining nuclei viability and integrity throughout processing steps.
