Ce protocole décrit la procédure de dissociation rapide des échantillons de tumeurs humaines et de souris pour le séquençage de l’ARN sur cellule unique.
Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.
Article de méthode
* These authors contributed equally
Ce protocole décrit la procédure de dissociation rapide des échantillons de tumeurs humaines et de souris pour le séquençage de l’ARN sur cellule unique.
Les échantillons de tumeurs humaines contiennent une pléthore d’informations sur leur microenvironnement et leur répertoire immunitaire. La dissociation efficace d’échantillons de tissus humains en suspensions cellulaires viables est une donnée d’entrée nécessaire pour le pipeline de séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNAseq). Contrairement aux approches de séquençage de l’ARN en vrac, le scRNAseq nous permet de déduire l’hétérogénéité transcriptionnelle dans les échantillons tumoraux au niveau de la cellule unique. L’intégration de cette approche au cours des dernières années a conduit à de nombreuses découvertes, telles que l’identification d’états cellulaires immunitaires et tumoraux et de programmes associés aux réponses cliniques aux immunothérapies et à d’autres types de traitements. De plus, les technologies unicellulaires appliquées aux tissus dissociés peuvent être utilisées pour identifier les régions de chromatine accessibles, le répertoire des récepteurs des lymphocytes T et B, et l’expression des protéines, à l’aide d’anticorps à code-barres d’ADN (CITEseq).
La viabilité et la qualité de l’échantillon dissocié sont des variables critiques lors de l’utilisation de ces technologies, car elles peuvent affecter considérablement la contamination croisée de cellules uniques avec de l’ARN ambiant, la qualité des données et l’interprétation. De plus, les protocoles de dissociation longs peuvent conduire à l’élimination de populations cellulaires sensibles et à la régulation positive d’une signature génique de réponse au stress. Pour surmonter ces limitations, nous avons conçu un protocole de dissociation universelle rapide, qui a été validé sur plusieurs types de tumeurs humaines et murines. Le processus commence par une dissociation mécanique et enzymatique, suivie d’une filtration, d’une lyse des globules rouges et d’un enrichissement des cellules mortes vivantes, ce qui convient aux échantillons à faible apport de cellules (par exemple, les biopsies à l’aiguille). Ce protocole garantit une suspension unicellulaire propre et viable, essentielle à la génération réussie d’émulsions de billes de gel (GEM), de codes-barres et de séquençage.
Bien que de nombreuses avancées dans la recherche sur le cancer aient conduit au développement et à l’approbation par la FDA d’agents ciblant les récepteurs inhibiteurs exprimés sur les cellules immunitaires et tumorales, connus sous le nom d’inhibiteurs de blocage de points de contrôle, la résistance au traitement et l’identification des mécanismes qui déterminent la réponse des patients restent difficiles1. Le défi complexe de caractériser l’hétérogénéité tumorale sur sa diversité moléculaire et l’interaction complexe entre les cellules tumorales et le microenvironnement immunitaire nécessite de nouvelles approches pour disséquer cet écosystème complexe à la résolution d’une seule cellule. La compréhension des subtilités moléculaires au sein des tumeurs et de leurs microenvironnements est essentielle pour faire progresser les stratégies thérapeutiques et déchiffrer la biologie complexe sous-jacente à la progression du cancer2. Le séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNA-seq) est devenu de plus en plus populaire car il fournit une analyse à haute résolution de cellules individuelles dans des échantillons tumoraux complexes 3,4.
L’hétérogénéité tumorale, englobant les diversités génétiques, épigénétiques et phénotypiques, pose un défi pour découvrir les subtilités de la biologie du cancer5. Les méthodes conventionnelles de séquençage de l’ARN en vrac ont tendance à masquer les profils d’expression et les phénotypes uniques des populations cellulaires hétérogènes présentes dans les tumeurs, car ces méthodes font la moyenne des signaux sur des populations cellulaires entières4. En revanche, le scRNA-seq permet la dissection de types de cellules individuelles, révélant diverses expressions génétiques, des modèles de répression et des états cellulaires autrement négligés 4,6. Le principe du scRNA-seq réside dans sa capacité à décoder les signatures génétiques et moléculaires des cellules individuelles, ce qui est extrêmement prometteur pour la découverte de nouvelles thérapies contre le cancer7.
En déchiffrant les profils d’expression génique des cellules tumorales et des cellules stromales et immunitaires environnantes, les chercheurs peuvent identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et développer des stratégies de médecine génétique de précision adaptées à chaque patient6. De plus, la dissection du répertoire immunitaire au sein du microenvironnement tumoral fournit des informations cruciales sur l’interaction entre les cellules tumorales et les effecteurs immunitaires, ouvrant ainsi la voie à des interventions immunothérapeutiques3. Malgré les progrès réalisés dans l’utilisation du scRNAseq sur des échantillons cliniques, plusieurs défis au cours des étapes de traitement peuvent nuire à l’intégrité de l’ARN de la cellule, à la viabilité et à la qualité des données générées. De plus, le traitement de tissus à faible viabilité cellulaire peut augmenter les niveaux d’ARN ambiant dans les gouttelettes générées lors de l’encapsulation des cellules individuelles, entraînant une contamination croisée et une annotation incorrecte des types de cellules, tandis que les protocoles de dissociation longs effectués à 37 °C peuvent conduire à la régulation positive d’une signature génique de réponse au stress dans plusieurs types de cellules 8,9, 10. Aéroport international
La procédure par étapes (Figure 1A) décrite dans ce protocole commence par une dissociation mécanique et enzymatique rapide des tumeurs, suivie d’une filtration et de l’élimination des cellules mortes, en fonction de la viabilité de chaque échantillon tumoral. À l’heure actuelle, cette procédure a été vérifiée dans des échantillons de mélanome11, de colorectal12, de carcinome épidermoïde de la tête et du cou13, de tumeurs du pancréas et du poumon (données non publiées). Ces techniques garantissent la génération de suspensions cellulaires viables de haute qualité, cruciales pour les analyses en aval14. Notamment, l’élimination des globules rouges, dépourvus d’ARN synthétisé, devient impérative pour purifier l’échantillon15. L’évaluation ultérieure du nombre de cellules et l’élimination des cellules mortes constituent une condition préalable à la réussite de la génération d’émulsion de billes de gel (GEM) 10x Genomics, du codage à barres, et augmentent la récupération des transcrits et des cellules séquencées sans compromettre l’exclusion des populations sensibles (par exemple, les neutrophiles et les cellules épithéliales)16. Ces étapes sont fondamentales pour libérer le potentiel de l’analyse de la résolution unicellulaire dans les échantillons tumoraux 9,10, découvrir de nouveaux profils d’expression génique et des signatures immunitaires nécessaires pour conduire des interventions thérapeutiques innovantes, et identifier de nouvelles vulnérabilités tumorales.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Cette étude a respecté toutes les directives institutionnelles concernant l’échantillonnage de tissus humains. Le consentement éclairé des patients a été reçu et les données identifiables de l’échantillon ont été anonymisées. Les échantillons sont prélevés dans la salle d’opération, placés dans une solution de RPMI, de sérum physiologique ou de PBS, et confirmés cancéreux par le service de pathologie avant d’être utilisés dans la recherche. Toutes les étapes, sauf indication contraire, doivent être effectuées à 4 °C ou sur glace. Travaillez à l’intérieur d’une cagoule de biosécurité lors du traitement de tissus humains. Voir le tableau des matériaux pour plus de détails sur tous les matériaux, réactifs et instruments utilisés dans ce protocole.
1. Obtention de l’échantillon
2. Digestion mécanique et enzymatique
3. Filtrage des échantillons
4. Lyse des globules rouges
5. Comptage des cellules
6. Élimination des cellules mortes - Kit 1
REMARQUE : Travaillez à l’intérieur d’une cagoule de biosécurité lorsque vous utilisez les réactifs d’élimination des cellules mortes, car ceux-ci peuvent facilement être contaminés.
7. Élimination des cellules mortes - Kit 2
REMARQUE : Travaillez à l’intérieur d’une cagoule de biosécurité lors de l’utilisation des réactifs du kit.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Une biopsie du mélanome suspendue dans un RPMI a été obtenue et immédiatement placée sur de la glace. L’échantillon a été transféré dans un tube de microcentrifugation de 1,5 mL contenant 420 μL de RPMI et d’enzymes de digestion, haché en petits morceaux à l’aide de ciseaux, puis soumis à une digestion enzymatique pendant 15 min dans un mélangeur thermique positionné verticalement à 37 °C (figure 1). Après la digestion, l’échantillon a été filtré à travers un filtre stérile jetable de 50 μm,...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Ce protocole décrit la dissociation d’échantillons tumoraux humains ou murins en une suspension unicellulaire pour le séquençage de l’ARNsc à l’aide du système microfluidique 10x Genomics. Lors du traitement de tissus qui proviennent souvent de cancers rares ou qui font partie d’essais cliniques en cours ou de longues expériences pour des tumeurs murines, l’échantillon doit être conservé de manière optimale et soigneuse entre toutes les étapes. Toutes les étapes doivent être effectuées rapidement sur de la glace ou à 4 °...
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
M.S-F. a reçu un financement de Bristol Myers-Squibb, d’Istari Oncology, et a été consultant pour Galvazine Therapeutics.
Cette étude a été financée par la Fondation Adelson pour la recherche médicale (AMRF), l’Alliance de recherche sur le mélanome (MRA) et U54CA224068. Les figures 1, 4 et 5 ont été créées à l’aide de BioRender.com.
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 1x Pipette | Corning | 21-040-CV | |
| 10 mL | Corning | 357551 | |
| 1000 &mu ; L pointes de pipette à faible rétention | Rainin | 30389213 | |
| 1000 &mu ; L pointes de pipette larges à faible rétention | Rainin | 30389218 | |
| 1000 &mu ; Pointes de pipette L | Rainin | 30389212 | |
| 10x Séparateur magnétique | 10x Genomics | 120250 | |
| 15 mL Tubes coniques | Corning | 430052 | |
| 2 mL Pipette aspirante | Corning | 357558 | |
| 20 &mu ; L pointes de pipette à faible rétention | Rainin | 30389226 | |
| 20 &mu ; L pointes de pipette | Rainin | 30389225 | |
| 200 &mu ; L pointes de pipette à faible rétention | Rainin | 30389240 | |
| 200 &mu ; Pointes de pipette L | Rainin | 30389239 | |
| 50 mL Tube conique en polypropylène | Falcon | 352098 | |
| 60 x 15 mm Boîte de culture tissulaire | Falcon | 353004 | |
| Tampon de lyse ACK | Gibco | A10492-1 | |
| BD Seringue de 1 mL | Becton, Dickinson and Company | 3090659 | |
| Hémocytomètre Bright-Line | Hausser Scientific | 551660 | |
| Chlorure de calcium Solution | Sigma Aldrich | 2115-100ML | |
| Cell Ranger ; | 10x Genomics | N/A | https://www.10xgenomics.com/support/software/cell-ranger/latest |
| Lames de comptage de cellules pour compteur de cellules TC20 | Bio-Rad | 1450015 | |
| CellTrics 30&mu ; m filtres stériles jetables | Sysmex | 04-004-2326 | |
| CellTrics 50&mu ; m filtres jetables stériles | Sysmex | 04-004-2327 | |
| Kit d’élimination des cellules mortes ; | Miltenyi Biotec | 130-090-101 | Boutique à -20 ° ; C; kit 2 |
| Pinces à dissectionner, pointe fine | VWR | 82027-386 | |
| DNA LoBind Microtubes à centrifuger, 1,5 mL | Eppendorf | 22431021 | |
| EasySepTM Dead Cell Removal (Annexin V) Kit | STEMCELL Technologies | 17899 | Stocker à 4 ° ; C; Kit 1 |
| Centrifugeuse Eppendorf 5425R | Eppendorf | 5406000640 | |
| Centrifugeuse Eppendorf 5910R | Eppendorf | 2231000657 | |
| Eppendorf Easypet 3 Contrôleur de pipette électronique | Eppendorf | EP4430000018 | |
| Eppendorf Thermomixer F1.5 Modèle 5384 | Eppendorf | EP5384000012 | |
| FBS Gibco | 26140-079 | Conserver à 4 ° ; C, utilisation dans un capot biologique | |
| Ciseaux en acier inoxydable allemand | Outils de science fine | 14568-12 | |
| Microscope Leica Dmi1 | Leica Microsystems | 454793 | |
| LS Colonne | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| MACS Multistand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Pipet-Lite LTS Pipette L-1000XLS+ | Rainin | 17014382 | |
| Pipette Pipet-Lite LTS L-200XLS+ | Rainin | 17014391 | |
| Pipette Pipet-Lite LTS L-20XLS+ | Rainin | 17014392 | |
| Quadro MACS Magnet | Miltenyi Biotec | 130-091-051 | |
| RPMI Medium 1640 (1x) | Gibco | 21870-076 | Stocker à 4 ° ; C |
| TempAssure 0,2 mL PCR 8 bandelettes de tubes | USA Scientific | 1402-4700 | |
| Coloration bleue trypan 0,4 % | Thermo Fisher Scientific | T10282 | |
| Kit de dissociation tumorale, Humain | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | Stocker à -20 ° ; C, préparer les enzymes selon les instructions du kit : Reconstituer le flacon d’enzyme H lyophilisée dans 3 mL de RPMI 1640 Reconstituer le flacon d’enzyme R lyophilisée dans 2,7 mL de RPMI 1640 Reconstituer le flacon d’enzyme A lyophilisé dans 1 mL de tampon A fourni avec le kit. |
| Kit de Dissociation Tumorale, Souris | Miltenyi Biotec | 130-096-730 | Stocker à -20 ° ; C, préparer les enzymes selon les instructions du kit : Reconstituer le flacon d’enzyme D lyophilisée dans 3 mL de RPMI 1640 Reconstituer le flacon d’enzyme R lyophilisée dans 2,7 mL de RPMI 1640 Reconstituer le flacon d’enzyme A lyophilisée dans 1 mL de tampon A fourni avec le kit. |
| Eau distillée UltraPure | Invitrogen | 10977-015 | Stocker à 4 ° ; L |
Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.