La muestra utilizada para este protocolo formó parte del Estudio de Músculo, Movilidad y Envejecimiento (SOMMA)15, que fue aprobado por el Western IRB-Copernicus Group (WCG) Institutional Review Board y se llevó a cabo de acuerdo con la Declaración de Helsinki. Los participantes dieron su consentimiento informado por escrito para su participación en el estudio.
NOTA: Este protocolo es una adaptación de un protocolo anterior utilizando 100 mg de tejido adiposo subcutáneo abdominal humano en una plataforma basada en nanopocillos16. El protocolo actual está optimizado para 50 mg de IMAT humano y la preparación de bibliotecas utilizando una plataforma basada en gotas. Es posible que se requiera una mayor optimización de este protocolo para los aislamientos de núcleos de IMAT no humanos u otros depósitos adiposos.
1. Preparación de tampones y reactivos (Tabla 1 y Tabla 2)
NOTA: Prepare los tampones frescos el día del experimento y no los reutilice.
- Enfriar previamente una centrífuga a 4 °C.
- Preparar el tampón de homogeneización y el medio de aislamiento de núcleos.
- Obtenga dos cubos de hielo y enfríe previamente 2 tubos cónicos de 15 ml.
- Mezcle todos los reactivos para el tampón de homogeneización (HB) en un tubo cónico de 15 mL en el orden indicado en la Tabla 1. Mantener en hielo. Mezclar por vórtice.
- Mezcle todos los reactivos para el medio de aislamiento de núcleos (NIM) en un tubo cónico de 15 mL en la lista ordenada de la Tabla 2. Mantener en hielo. Mezclar por vórtice.
- Prepare Triton-X al 10% añadiendo 100 μL de Triton X-100 a 900 μL de agua libre de nucleasas. Vórtice para asegurar una mezcla adecuada. Mantener a temperatura ambiente (RT).
| Reactivo | Volumen (μL) | Concentración final (mM) |
| 1 vez | 2 veces |
| 1 M MgCl2 | 10 | 20 | 5 |
| 1 m tampón Tris, pH 8.0 | 20 | 40 | 10 |
| 2 M KCl | 25 | 50 | 25 |
| 1,5 m de sacarosa (-4oC) | 334 | 668 | 250 |
| TDT de 1 mM | 2 | 4 | 0,001 (~1 μM) |
| Inhibidor de la proteasa 100x | 20 | 40 | 1 vez |
| Superasin 20 U/μL | 40 | 80 | 0,4 U/μL |
| Agua libre de nucleasas | 1549 | 3098 | - |
| Volumen total | 2000 | 4000 | - |
Tabla 1: Tampón de homogeneización (HB). Mantener en hielo. Mezclar por vórtice.
| Reactivo | Volumen (μL) | Concentración final (mM) |
| 1 vez | 2 veces |
| EDTA | 0.4 | 0.8 | 0.1 |
| Inhibidor de la ARNasa Ribolock (40U/μL) | 40 | 80 | 0,8 U/μL |
| 1% BSA-PBS (-/-) | 1959.6 | 3919.2 | - |
| Volumen total | 2000 | 4000 | - |
Tabla 2: Medio de aislamiento de núcleos (NIM). Mantener en hielo. Mezclar por vórtice.
2. Pulverización de tejido congelado (Figura 2A)
- Configure la estación de trabajo para la homogeneización.
- Llene el bote con nitrógeno líquido (LN2).
PRECAUCIÓN: cuando trabaje con LN2, use siempre gafas y guantes criogénicos.
- Obtenga 2 morteros, 1 mortero, 1 espátula de microcuchara, 1 doblón de vidrio y 1 mortero de acero inoxidable para el tapón automático.
- Configura el dosuncer automático.
- Llene un vaso de precipitados con hielo y enfríe previamente la ducha de vidrio.
- Llene los 2 morteros (que contienen el mortero y la espátula) con LN2 para enfriar los instrumentos. Deja que el LN2 se evapore y repite.
- Mientras los instrumentos se enfrían, agregue 1 ml de HB a la ducha de vidrio.
- Llene ambos morteros con LN2 por última vez y vierta la muestra de 50 mg de IMAT en uno de los morteros.
- Pulveriza el IMAT con el mortero presionándolo suavemente sobre el trozo de tejido para romperlo en trozos pequeños. Asegúrate de que todas las piezas estén pulverizadas.
- El LN2 se evaporará lentamente mientras pulveriza el tejido. Cuando el tejido esté correctamente pulverizado, y todavía quede 1/4 - 1/2 de un mortero de LN2 , incline el mortero hacia el borde del mortero para recoger el tejido pulverizado por el labio. Deje que el LN2 se evapore por completo.
- Inmediatamente después de que se haya evaporado el último LN2 , coloque el tejido pulverizado en el vaso que contiene 1 mL de HB.
3. Homogeneización del tejido pulverizado
- Homogeneizar el tejido pulverizado con el dosificador automático. Lleve el vidrio hacia arriba y hacia abajo del mortero de acero inoxidable durante 10 golpes en la dirección hacia adelante, seguidos de 10 golpes en la dirección inversa.
- Asegúrese de que la solución esté turbia después de la homogeneización y no contenga trozos visibles de tejido. A menudo se espera un color rosa claro debido a la contaminación con tejido muscular.
- Transfiera el homogeneizado a un tubo de baja unión preenfriado de 1,7 mL en hielo.
- Utilice 400 μL de HB para enjuagar la onza y asegurarse de que todo el material se transfiere y añádalo al tubo.
NOTA: Se pueden procesar dos muestras a la vez. Para hacer esto, duplique la cantidad de HB y NIM. Pulverizar y homogeneizar una muestra de tejido e inmediatamente después pulverizar y homogeneizar la segunda muestra de tejido para poder realizar los pasos de aislamiento y limpieza en paralelo.
4. Aislamiento y limpieza de núcleos (Figura 2B)
- Añadir 14 μL de Triton-X (10%) al homogeneizado para una concentración del 0,1%.
- Mantenga el tubo en hielo y en la oscuridad durante 10-15 minutos mientras realiza un vórtice cada 3 minutos.
- Humedecer previamente un filtro de células de 100 μm y otro de 40 μm (por muestra) con 100 μL de RT DPBS para cada uno en un tubo cónico de 50 mL.
- Filtre el homogeneizado a través del filtro de células de 100 μm.
- Enjuague el tubo de 1,7 ml con 400 μl de HB y filtre a través del filtro de células de 100 μm.
- A continuación, filtre la solución a través del filtro de células de 40 μm.
- Transfiera una cantidad igual de solución a dos tubos de baja unión preenfriados de 1,7 mL, lo que corresponde a ~ 900 μL en cada tubo.
- Centrifugar los tubos durante 10 min a 2700 x g a 4 °C. Debe haber una pequeña bolita visible después de la centrifugación.
- Retire y deseche la capa lipídica superior y el sobrenadante restante, dejando ~50 μL de solución del primer tubo.
- Repita para el segundo tubo.
- Vuelva a suspender completamente el pellet en el primer tubo pipeteando suavemente hacia arriba y hacia abajo 20 veces y transfiéralo a un nuevo tubo de baja fijación de 1,7 ml. Evita crear burbujas.
- Repita este procedimiento para el segundo tubo y transfiera la solución resuspendida al mismo tubo.
- Añadir 500 μL de NIM y mezclar con pipeteo.
- Centrifugar el tubo con una balanza a 1000 x g durante 10 min a 4 °C.
- Retire el sobrenadante, dejando ~50 μL, y pipetee suavemente hacia arriba y hacia abajo hasta que el gránulo se vuelva a suspender. Opcionalmente, transfiera el gránulo resuspendido a un nuevo tubo limpio si queda algún resto de lípidos en el costado del tubo.
- Añadir 200 μL de NIM y mezclar mediante pipeteo.
5. Tinción y recuento de núcleos (Figura 2C y Figura 3)
NOTA : Para facilitar el recuento, establezca un protocolo de "conteo de núcleos" en un contador de células automatizado, ya que el ajuste del campo claro y los canales DAPI puede afectar en gran medida el recuento. Ajuste los canales para que solo se capturen los núcleos y no los residuos. Asegúrese de que el canal de campo claro solo marque los "objetos" que también tengan una mancha DAPI.
- Agregue 1 gota de la solución de tinción de células vivas y déjela en la oscuridad, sobre hielo, durante 15 minutos.
- Filtre la solución a través de un filtro de células de 30 μm.
- Mezcle la solución de núcleos pipeteando y agregue 10 μL de la solución a un portaobjetos de la cámara de recuento de células.
- Cuente los núcleos mediante un contador de células automatizado.
NOTA: La concentración óptima es de 1000 núcleos/μL correspondiente a 1,0 x 106/mL.- Asegúrese de que no haya grumos de núcleos, ya que esto podría obstruir el chip para generar gotas de núcleos individuales (Figura 3).
- Si la concentración de núcleos no es lo suficientemente alta, centrifugar la solución a 1000 x g durante 10 minutos a 4 °C para obtener un pellet, retirar el sobrenadante y volver a suspender en un volumen más pequeño.
- Si el grado de residuos en la solución es alto, vuelva a suspender la solución de los núcleos en un volumen mayor de NIM (es decir, 1 mL) y vuelva a filtrar a través de un filtro de células de 30 μm. A continuación, centrifugar a 1000 x g durante 10 min a 4 °C y volver a suspender en el volumen adecuado en relación con la concentración de núcleos.
- Después de obtener la concentración de núcleos, proceda directamente al primer paso en la preparación de la biblioteca.

Figura 3: Tinción de núcleos aislados. Imagen del contador celular de núcleos teñidos con NucBlue/DAPI (imagen de la izquierda) y la imagen de campo claro correspondiente (imagen de la derecha). La presencia de pequeñas cantidades de escombros es evidente en la imagen de campo claro. El contador de celdas automatizado utilizado aquí no tiene una opción para incluir barras de escala. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
6. Parámetros de preparación y secuenciación de la biblioteca
- Consulte un protocolo completo para la preparación de bibliotecas utilizando el enfoque de núcleo único basado en gotas disponible en la página web del proveedor17.
- Apunta a una recuperación de núcleos objetivo de 10.000. Sin embargo, en el caso de muestras con un alto nivel de escombros o núcleos frágiles, se anticiparía un menor número de núcleos recuperados.
- Almacene las muestras a 4 °C durante un máximo de 72 horas después del paso 2.3. en el protocolo de preparación de la biblioteca para combinar el procesamiento de más muestras en paralelo. Para ello, procese dos muestras hasta el paso 2.3 en dos días consecutivos y, al tercer día, procese las 4 muestras juntas desde el paso 3 en adelante en el protocolo de preparación de la biblioteca.
- Parámetros de secuenciación: Secuencia en una plataforma de secuenciación con el objetivo de 50.000 lecturas de extremos emparejados por núcleo.
NOTA: Los datos presentados en este protocolo se secuenciaron en la plataforma NovaSeq 6000, con el objetivo de realizar 50.000 lecturas de extremos emparejados por núcleo.

Figura 2: Flujo de trabajo del protocolo. Ilustración esquemática del flujo de trabajo en (A) pasos 2 y 3, (B) paso 4 y (C) paso 5 del protocolo. La figura fue creada con BioRender.com. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
7. Procesamiento y análisis de datos
NOTA : En este protocolo, se introducen brevemente algunos de los programas informáticos y paquetes de R recomendados para procesar los datos de secuenciación resultantes, centrándose en los pasos posteriores al preprocesamiento inicial (Tabla 3). Este estudio proporciona métricas generales de control de calidad (QC) y un ejemplo de aproximación y proyección uniforme de variedades (UMAP) en la Figura 4. Sin embargo, una descripción en profundidad del análisis bioinformático está fuera del alcance de este protocolo. Por lo tanto, los lectores pueden consultar la reciente revisión sobre las mejores prácticas para el análisis de células individuales de Heumos et al.18.
- Preprocesamiento de los datos de secuenciación
- Mapea las lecturas de núcleos individuales al genoma humano de referencia GRCh38.
- Incluya las lecturas de intrones en el recuento.
- Realice el control de calidad y el filtrado de los datos utilizando el paquete Seurat R 19.
- Calcule una puntuación de complejidad celular dividiendo el número log(10) de genes detectados por el número log(10) de lecturas detectadas.
- Represente las métricas de control de calidad más importantes mediante un histograma o un gráfico de violín, incluido el número de genes detectados por núcleo, el porcentaje de lectura mitocondrial y la puntuación de complejidad celular.
- Filtre los núcleos con menos de 200 o más de 10.000 genes por núcleo, más del 10% de lecturas mitocondriales y una puntuación de complejidad inferior a 0,8.
- Normalice los datos y realice la reducción de la dimensionalidad.
- Utilice la función SCTransform de Seurat para normalizar los datos utilizando 2000 características variables.
- Agrupe los datos mediante las siguientes funciones del paquete R de Seurat: RunPCA, FindNeighbors, FindClusters y RunUMAP.
- Trace un UMAP para visualizar la agrupación en clústeres de los datos.
- Filtre los dobletes pronosticados con el paquete DoubletFinder R 20 y vuelva a agrupar los datos.
- Anote los grupos utilizando marcadores genéticos conocidos de los tipos de células que se espera que estén presentes en el tejido (enfoque supervisado) o en función de los 5 genes principales expresados diferencialmente entre los grupos (enfoque no supervisado).
- Utilice decontX21para determinar el grado de contaminación del ARN ambiental y para ajustar la matriz de expresión génica para el ARN ambiental.
- Incluya la matriz genética en bruto como antecedente.
- Guarde el objeto Seurat para explorarlos en el futuro.
NOTA: El código para el control de calidad y el análisis de agrupamiento está disponible en el archivo complementario 1.
| Paquetes de software/R utilizados en el flujo de trabajo de datos | Software/paquetes alternativos | Etapa de procesamiento |
| CellRanger (Guardabarros) | STARsolo, kallisto | Recorte, alineación, mapeo |
| Seurat | SingleCellExperiment, Cellranger | Control de calidad, análisis y exploración de datos |
| DoubletFinder | scds, scdblFinder, Scrublet | Detección de dobletes |
| DecontX | SoupX, CellBender | Ajuste del ARN ambiental |
Tabla 3: Software/herramientas para el flujo de trabajo de datos.