Este estudio presenta dos técnicas experimentales cruciales: la construcción de un modelo de herida murina para evaluar el cierre de la herida y la preparación de suspensiones unicelulares de piel murina para preservar la viabilidad celular.
Artículo de método
Este estudio presenta dos técnicas experimentales cruciales: la construcción de un modelo de herida murina para evaluar el cierre de la herida y la preparación de suspensiones unicelulares de piel murina para preservar la viabilidad celular.
El tratamiento de las lesiones cutáneas agudas de espesor total presenta un desafío considerable en la práctica clínica. La complejidad de la cicatrización de heridas, que involucra diversas poblaciones celulares y el intrincado microambiente de la herida, complica la evaluación de los efectos del tratamiento y sus interacciones utilizando enfoques experimentales tradicionales. La tecnología de secuenciación del transcriptoma de una sola célula ha revolucionado la comprensión de las funciones y mecanismos celulares durante la cicatrización de heridas. Sin embargo, la variabilidad en las metodologías para crear modelos de heridas de ratón introduce factores de confusión que pueden afectar los resultados experimentales. Además, el proceso de disociación de los tejidos de la piel de ratón presenta importantes obstáculos técnicos, lo que pone de manifiesto la necesidad crítica de suspensiones unicelulares de alta calidad para una secuenciación precisa del transcriptoma. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo optimizar la construcción de modelos de heridas en ratones para evaluar con precisión los cambios en el cierre de la herida y eliminar las variables que podrían influir en el resultado de la secuenciación posterior. Además, la preparación de suspensiones unicelulares se realizó utilizando protocolos de preparación de enzimas y protocolos de kits de prueba para optimizar el costo y la efectividad.
El ratón es un modelo animal ampliamente reconocido en investigación por su secuencia genética altamente homóloga a la de los humanos, su rápida reproducción, su rentabilidad y su tamaño manejable1. Sin embargo, existen diferencias en la estructura de la piel entre ratones y humanos. Los ratones tienen una capa de membrana cutánea distinta que contribuye a la contracción de la piel, desempeñando un papel crucial en la cicatrización de heridas en esta especie. Por el contrario, la cicatrización de heridas humanas implica principalmente la reepitelización y la formación de tejido de granulación1.
A pesar de estas diferencias entre especies en la estructura de la piel, el modelo de ratón sigue siendo la opción preferida en la investigación de reparación de heridas y conserva una importancia significativa en comparación con otros modelos animales2,3. Cuando se utiliza piel de ratón para imitar los procesos de cicatrización de heridas humanas, es esencial tener en cuenta cuidadosamente los diversos factores que influyen. Estos factores incluyen la selección de sitios apropiados para procedimientos quirúrgicos, la contabilidad del ciclo del folículo piloso del ratón y la comprensión de los efectos de la contracción de la membrana cutánea4,5. La implementación de las medidas correspondientes es vital para optimizar las condiciones experimentales y mejorar la precisión de los resultados observacionales.
La secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-seq) secuencia las células a un nivel mucho más refinado que la secuenciación de ARN convencional y tiene un requisito mucho mayor de calidad de muestra con diferencias intragrupo mínimas. Se llevaron a cabo múltiples experimentos para refinar un modelo estable de defecto cutáneo agudo de espesor completo. Estos experimentos utilizaron una combinación de métodos establecidos de la literatura y enfoques innovadores para evaluar la cicatrización de heridas de manera integral2,5. Para desarrollar el modelo de cicatrización de heridas, se utilizó la escisión de piel de espesor completo en ratones para replicar el proceso fisiológico de reparación y regeneración de heridas. Su objetivo fue evaluar las posibles alteraciones inducidas por diversos tratamientos que utilizan scRNA-seq. La disociación del tejido cutáneo de ratones plantea desafíos, incluyendo baja viabilidad celular y altas tasas de agregación, durante la preparación de suspensiones unicelulares6. Estas dificultades pueden dar lugar a problemas como la obstrucción de los instrumentos y la captura de células anómalas, lo que puede comprometer la calidad de los datos. Dado el considerable costo de la secuenciación de una sola célula, la realización de múltiples experimentos preliminares es crucial para garantizar la estabilidad y confiabilidad de la suspensión de una sola célula. Este estudio evaluó la eficacia de la disociación enzimática mixta y el método de disociación del kit de tejido para identificar el enfoque óptimo para la disociación de tejidos6,7. Este estudio establece una base sólida para investigaciones más profundas.
Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité de Ética del séptimo Centro Médico del Hospital General PLA de China, China. Se utilizaron ratones machos C57/BL6 de 6 semanas de edad.
1. Modelo de cicatrización de heridas de ratón
2. Preparación para la secuenciación de ARN unicelular
Se exploraron múltiples variaciones del procedimiento. Se prefirieron los protocolos de tipo "stamp" porque presentan una interferencia mínima en el proceso de cicatrización y mantienen la integridad de la herida frente a factores como el rascado o los puntos de sutura. Esto permite evitar la introducción de ruido a nivel de célula individual en el secuenciamiento posterior. Colocar heridas en ambos lados de un ratón dio lugar a diferencias notables en el área de la herida debido a la elasticidad inherente de la piel del ratónFigura 3A, B). Las punciones bilaterales colocaron las heridas más cerca de los bordes, una región susceptible al comportamiento autológico de rascado en el ratón. Los ratones de 7 semanas de edad o mayores se consideraron inadecuados para el estudio, ya que un subgrupo de ellos presentó oscurecimiento irregular de la piel dorsal alrededor del día 10th día posterior a la cirugía, lo que indica el inicio del crecimiento del vello (Figura 4A). Esto introdujo una variable adicional que no era deseada.
Cuando se utilizaron anillos de goma, independientemente de si se empleaba goma blanda o dura, estos anillos tendían a desprenderse y a menudo se salían del sitio de la herida en aproximadamente 12 h debido a los movimientos frecuentes de los ratones y a las propiedades adhesivas limitadas de los anillos. Los anillos de goma fijados mediante suturas eran propensos a rasgarse, lo que requería suturas repetidas para su estabilización. Este procedimiento iterativo de sutura, a su vez, provocaba un trauma adicional en los ratones (Figura 4B,C). En contraste, los anillos metálicos demostraron una estabilidad superior y mejores propiedades de retención, permitiendo la evaluación de los efectos de reepitelización sin interferencia del cierre por contracción de la herida.
Dado el potencial del soporte con anillo metálico y sutura para causar daño cutáneo adicional más allá del área de la herida y para aplicar tensiones mecánicas no uniformes a través de la herida, se empleó un sello estandarizado de dimensiones fijas para facilitar los análisis posteriores.
La investigación reveló que el grupo con el tratamiento de ejemplo (hucMSC-Exo) presentó un ritmo de curación más rápido en comparación con el grupo control (Figura 5A). Aunque la cicatrización completa se produjo más rápidamente en el modelo de estampado que en el grupo con anillo metálico suturado, que limita la contracción de la herida, no se observó una diferencia estadísticamente significativa en las tasas de curación durante el período inicial de 7 días (Figura 5B). Estos hallazgos coinciden con investigaciones previas de Lin et al., lo que sugiere que los primeros 10 días de la cicatrización cutánea en ratones implican principalmente reepitelización en lugar de contracción9.
Comparación de la disociación
Después de la optimización exhaustiva de la composición enzimática, la combinación de la Dispasa II y la colagenasa mostró un rendimiento superior en comparación con el uso de una sola enzima (Tabla 1). Es importante destacar que la presencia de glóbulos rojos o restos celulares fue mínima, cumpliendo así con los criterios esenciales para el uso en máquinas, que incluyen una viabilidad celular superior al 85 % y una tasa de agregación inferior al 20 %.
En contraste, el enfoque con el kit de prueba mostró resultados prometedores, con una viabilidad celular relativamente mayor y una tasa más baja de agregación celular (Tabla 1). Además, no se observaron glóbulos rojos ni fragmentos celulares, lo que indica una calidad celular general superior en comparación con otros métodos.

Figura 1: Modelo finalizado de herida en ratón. (A) Imagen representativa del anillo metálico personalizado suturado. (B) Imagen representativa del sello cutáneo y la herida escindida. Diámetro: 8 mm. Borde: 1 cm. (C) Tasa de cierre de la herida. Barra de error: error estándar. Prueba T de dos colas (n=6). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Esquema para la preparación de suspensiones de células individuales. Los pasos incluyen la recolección de la muestra, disociación, lisis de glóbulos rojos, eliminación de células muertas y obtención de suspensión de células individuales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Modelo de herida en ratón con heridas en cada lado. (A) Se muestra una imagen representativa del modelo de herida en ratón con heridas en cada lado. Diámetro de referencia blanco redondo: 8 mm. (B) Imagen representativa de la cicatrización de heridas en diferentes momentos para heridas en cada lado. La piel en la espalda del ratón cerca de la cola sanó más rápido que la cercana al cuello. Arista del objeto de referencia blanco cuadrado: 1 cm. Diámetro del objeto de referencia blanco redondo: 8 mm. Abreviaturas: POD = días postoperatorios. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Modelo de herida en ratón con heridas individuales. (A) Imagen representativa de la cicatrización de heridas en diferentes etapas del crecimiento del pelo en ratones de 7 semanas de edad. Los ratones se encuentran en diferentes etapas del crecimiento del pelo en el día 10 postoperatorio. La piel más oscura sanó más rápidamente. (B) Imagen representativa de anillos adhesivos de goma. Borde del objeto de referencia cuadrado blanco: 1 cm. (C) Imagen representativa de líneas de sutura. Diámetro del objeto de referencia redondo blanco: 8 mm. Abreviaturas: POD = días postoperatorios. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Tasa de cierre de heridas. (A) Comparación entre los grupos control y hucMSC-Exo. Las barras de error representan los errores estándar. Prueba T de dos colas (n=6). (B) Comparación entre los grupos de sello y anillo metálico. Las barras de error representan los errores estándar. La significancia se calculó mediante la prueba t de dos colas (n=6). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Tasa de viabilidad celular | Tasa de agregación celular | |
| Enfoque interno | 86.90% | 18.50% |
| Enfoque con kit de prueba | 90.65% | 13.73% |
Tabla 1: Viabilidad y tasa de agregación de los dos enfoques de preparación celular.
Varios pasos cruciales fueron esenciales para el éxito del protocolo. Estos pasos incluyeron una preparación precisa del área de la herida mediante un afeitado y limpieza a fondo, la creación de heridas estandarizadas de tamaño y profundidad específicos, y un cuidado diligente posterior a la herida para controlar las infecciones y administrar los tratamientos adecuados. La estandarización de estos procedimientos aseguró la consistencia en todas las condiciones experimentales, mejorando así la confiabilidad y reproducibilidad de los resultados10.
Empleamos el marcado de heridas para la secuenciación, ya que otros métodos introducen variables adicionales como el rasguño de la herida del ratón y el desgarro de la sutura 2,5. El modelo de sello mejora la consistencia inicial de las heridas en ratones y proporciona un punto de referencia estandarizado para evaluar la cicatrización de heridas, reduciendo posibles imprecisiones en la estimación de la tasa de cicatrización de heridas en modelos murinos. Además, la marca del sello facilita el uso de software como ImageJ. Sin embargo, debido a que no se usa un apósito para cubrir la herida, el método de estampado tiene requisitos de desinfección mucho más altos para el medio ambiente. El experimento deberá repetirse si ocurre una infección.
La variabilidad biológica entre ratones individuales puede introducir variabilidad en los resultados experimentales, lo que requiere tamaños de muestra más grandes para análisis estadísticos sólidos. Este modelo se puede extender a otras técnicas de secuenciación, como la secuenciación espacial, para mejorar aún más su utilidad.
La optimización de las condiciones para la disociación de scRNA-Seq y la selección de métodos de disociación apropiados son pasos críticos en el flujo de trabajo experimental. Actualmente, las metodologías comúnmente utilizadas incluyen la digestión enzimática junto con el enfoque recomendado basado en reactivos genómicos10x 11. En particular, la digestión enzimática es significativamente más rentable que el método basado en reactivos; sin embargo, requiere múltiples iteraciones preexperimentales para optimizar la selección de enzimas y la duración de la digestión.
En este estudio, se realizaron experimentos preliminares utilizando varias combinaciones de enzimas. El método seleccionado cumplió con los requisitos básicos para el control de calidad posterior a pesar de carecer de un kit de reactivos genómicos 10x diseñado específicamente para la disociación de la piel de espesor total del ratón. En su lugar, se utilizó el kit de disociación multitejido 1 para obtener suspensiones unicelulares de alta calidad. Sin embargo, es importante tener en cuenta el costo relativamente alto asociado con este método, aunque ofrece una estabilidad superior en comparación con las técnicas internas de digestión enzimática. Para muestras valiosas, se recomienda el uso del método de disociación basado en reactivos de genómica 10x.
Es crucial considerar el impacto potencial de la variabilidad interindividual en la viabilidad celular, ya que esto puede dar lugar a que algunas muestras no cumplan con los criterios requeridos y, por lo tanto, afectar la calidad de los datos posteriores12.
En el lado positivo, este método brinda oportunidades para la integración con transcriptómica espacial u otros enfoques multiómicos, ofreciendo así un marco analítico más completo13. Además, sus potenciales aplicaciones clínicas ponen de manifiesto su versatilidad y relevancia más allá de los contextos de investigación básica.
Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (#82373494).
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 75% Alcolchol | Liuhe | JIUJING500ML | |
| ratones C57/BL6J | Charles River Laboratories | ||
| Colagenasa D + Dispasa II | Roche | 11088858001 | |
| Colagenasa I | Roche | 5349907103 | |
| Colagenasa IV | Roche | 5267439001 | |
| Hisopos de algodón | Haishi | MIANQIAN | |
| Kit de eliminación de células muertas | Miltenyi Biotec | 130-090-10 | |
| DNasa I | Roche | 10104159001 | |
| gentleMAC Disociator | Miltenyi Biotec | 130-093-235 | |
| Hilo de nylon médico | Jinlong | HM507 | |
| Kit de disociación multitejido 1 | punzón Miltenyi Biotec | 130-110-201 | |
| aguja de biopsia | Integra Miltex | ||
| solución de lisis de glóbulos rojos | Miltenyi Biotec | 130-094-183 | |
| tijera quirúrgica | Jinglu | JIANDAO | |
| Vaselina blanca | Shangyuan | BAIFANSHILIN |