Ce protocole propose une procédure détaillée étape par étape pour préparer des suspensions unicellulaires de haute qualité à partir de tissu pulmonaire murin. Plusieurs étapes critiques sont nécessaires pour obtenir des résultats optimaux.
Avant la digestion enzymatique, une perfusion corporelle complète doit être réalisée pour retirer le sang des poumons. Cela garantit que les cellules immunitaires détectées par l’ARNsc-seq proviennent du tissu pulmonaire plutôt que du sang circulant. Lors de la perfusion, il est essentiel d’insérer l’aiguille dans le ventricule gauche afin d’empêcher la perfusion d’entrer dans la circulation pulmonaire et d’endommager les cellules pulmonaires. Pour préserver la viabilité cellulaire, tous les tampons, y compris les solutions de lavage, de resuspension et de perfusion, doivent être pré-refroidis sur glace. Compte tenu de l’hétérogénéité inhérente du tissupulmonaire 24, les échantillons doivent être maintenus dans un milieu DMEM/F12 avant et pendant la digestion, car ce milieu fournit des nutriments essentiels qui soutiennent la viabilité cellulaire.
La viabilité cellulaire élevée et les clusters cellulaires bien définis observés dans ce protocole confirment que la combinaison enzymatique est à la fois douce et efficace. Les ions calcium et magnésium sont connus pour favoriser l’agglutinement cellulaire et renforcer l’activité enzymatique25,26. Par conséquent, le PBS sans Ca+/Mg+ est utilisé pour préparer la plupart des tampons afin de minimiser les agglutinements, tandis que le DMEM/F12 contenant ces ions est utilisé comme milieu basal pour le tampon de digestion afin de maintenir une efficacité enzymatique équilibrée.
Bien que des études antérieures aient décrit des poumons murins ou des tissus tumoraux dissociants, ils présentent souvent une variabilité significative ou une description incomplète de la sélection et de la concentration deprotéases 11,15,27. Par exemple, Han et al.11 ont utilisé des cocktails enzymatiques sans indiquer la concentration, ce qui rend la réplication difficile. Inversement, une méthode hautement spécialisée décrite par Chen et al.28 est efficace pour la dissociation des cellules alvéolaires de type II (AT2) mais implique un flux de travail complexe, ce qui est impraticable si plusieurs souris doivent être collectées simultanément.
Un défi crucial en oncologie pulmonaire est l’hétérogénéité structurelle du poumon porteur de tumeurs, qui se compose à la fois de cellules normales fragiles et de cellules tumorales malignes. Les protocoles standards ou les kits commerciaux sont souvent conçus pour des échantillons de tissus normaux ou de tumeurs spécifiquement. Ils entraînent soit une digestion incomplète, l’incapacité à libérer les cellules cancéreuses du noyau tumoral, soit une surdigestion, ce qui induit un stress important et une mort cellulaire dans les tissus normaux plus sensibles des échantillons pulmonaires tumoraux.
Ce protocole répond à cela en affinant le cocktail enzymatique (collagénase IV, dispase II et DNase I) afin d’obtenir une dissociation équilibrée. Cette optimisation assure la libération des cellules malignes tout en préservant la viabilité des cellules normales. Cela est confirmé par l’analyse par cytométrie en flux, où nous avons réussi à identifier et résoudre deux cellules épithéliales distinctes. Les cellules épithéliales sont bien séparées en cellules TdTomato+ ou TdTomato-. Ce niveau de résolution démontre que cette méthode est adaptée à l’étude de l’ensemble du microenvironnement pulmonaire porteur de tumeurs sans sacrifier l’intégrité du tissu hôte. En incluant toutes les cellules vivantes dans l’analyse, ce protocole permet d’étudier tous les types cellulaires pertinents dans le microenvironnement pulmonaire tumeur, y compris les cellules macrophages associées au cancer (CAML) (Figure 3), qui n’avaient pas été largement rapportées dans les étudesprécédentes 15, 16, 17.
Après la digestion, des analyses scRNA-seq ont démontré que cette procédure isole avec succès divers types cellulaires. Les solutions enzymatiques doivent être fraîchement préparées le jour de l’expérience. Tous les paramètres digestifs sont optimisés pour un seul poumon murin entier. Lorsqu’on utilise seulement un seul lobe ou plusieurs poumons, le temps de digestion doit être ajusté pour garantir une viabilité cellulaire élevée et une dissociation complète des tissus. La contamination à l’ARN ambiant et la formation de multiplets sont deux facteurs majeurs qui affectent la qualité duscRNA-seq 29. Bien que des kits d’élimination des cellules mortes soient souvent utilisés pour améliorer la viabilité, ce protocole produit systématiquement plus de 80 % des cellules vivantes après la digestion, rendant cette étape optionnelle. Le graphique de rang par code-barres a confirmé une contamination minimale à l’ARN ambiant même sans extraction des cellules mortes.
L’étude actuelle valide cette méthodologie dans le contexte de l’ensemble du poumon murin porteur de tumeurs. Cette digestion enzymatique optimisée fournit un modèle pour étudier divers autres tissus tumoraux caractérisés par des microenvironnements similaires. De plus, la haute viabilité cellulaire et la préservation de tous les types cellulaires obtenues par ce protocole le rendent adapté aux technologies de séquençage avancées, telles que CITE-seq pour la cartographie des protéines de surface et ATAC-seq pour le profilage épigénétique.
Bien que ce protocole produise des suspensions monocellulaires de haute qualité à faible coût, un stress cellulaire induit par le processus peut néanmoins survenir lors de la digestion enzymatique. Pour minimiser les artefacts d’expression génique liés au stress, un seul opérateur ne doit pas traiter plus de quatre échantillons simultanément.