Isolement de noyaux à partir de tissu adipeux intermusculaire humain et séquençage d’ARN à noyaux uniques en aval
3 mai 2024
La biologie du tissu adipeux intermusculaire (IMAT) est largement inexplorée en raison de l’accessibilité limitée des tissus humains. Ici, nous présentons un protocole détaillé pour l’isolement des noyaux et la préparation de banques d’IMAT humain congelé pour le séquençage de l’ARN à noyaux uniques afin d’identifier la composition cellulaire de ce dépôt adipeux unique.
Notre groupe de recherche tente de comprendre la composition cellulaire et les profils transcriptionnels spécifiques aux cellules du tissu adipeux intermusculaire ou IMAT chez l’homme. L’IMAT est en fait un dépôt adipeux ectopique résidant entre et autour des fibres musculaires. La tomodensitométrie et l’IRM ont permis de quantifier le volume de l’IMAT et ont récemment montré qu’il augmente avec l’âge et l’IMC, et qu’il est également associé à des maladies dégénératives musculaires.
Des études in vitro sur le sécrétome ont récemment montré que les protéines sécrétées par l’IMAT ont la capacité d’influencer la sensibilité à l’insuline, les profils inflammatoires et l’expression des protéines contractiles dans le muscle squelettique humain. La quantité limitée de tissu IMAT collectée lors des biopsies et la nature chargée de lipides des adipocytes rendent ce tissu incompatible avec la digestion tissulaire et le RNA-Seq sur cellule unique. Par conséquent, nous voulions développer un protocole qui effectuait l’isolement des noyaux sur de petites quantités de tissu qui pourraient ensuite être utilisées dans le RNA-Seq de noyaux uniques en aval.
Ce protocole permettra aux chercheurs de déterminer les altérations de la composition et de la transcription spécifique aux cellules qui se produisent dans l’IMAT dans différents états de maladie métabolique et en réponse à des interventions. Nous espérons que ces informations seront cruciales dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour aider à soulager les maladies métaboliques en ciblant directement l’IMAT ou ses facteurs sécrétés. Le domaine manque cruellement de données sur la biologie de l’IMAT, ses origines cellulaires et la communication avec d’autres cellules, résidant à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de l’IMAT, ainsi que ses réponses moléculaires aux interventions sur le mode de vie, telles que l’alimentation et l’exercice ou la pharmacothérapie.
Toutes ces questions de recherche sont clés pour notre groupe.
Aperçu
Cette étude examine la composition cellulaire et les profils transcriptionnels spécifiques du tissu adipeux intermusculaire (IMAT) chez l'humain, un domaine peu exploré en raison de l'accès limité au tissu. Un protocole détaillé d'isolement des noyaux et de préparation des bibliothèques pour le séquençage de l'ARN monocellulaire nucléaire est présenté afin de faciliter l'identification des composants cellulaires au sein de ce dépôt adipeux particulier.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Biologie du tissu adipeux intermusculaire (IMAT)
- Composition et fonction cellulaires
- Impact sur les maladies métaboliques
Contexte
- IMAT est un dépôt adipeux ectopique situé entre les fibres musculaires.
- Son volume augmente avec l'âge et l'IMC, corrélant avec les maladies dégénératives musculaires.
- La sécrétion de protéines par l'IMAT influence la sensibilité à l'insuline et l'inflammation dans le muscle squelettique.
Méthodes utilisées
- Isolation de noyaux à partir de petits échantillons de tissu IMAT humain
- Séquençage de l'ARN au niveau de noyaux uniques
- Développement d'un protocole pour la manipulation de tissus adipeux riches en lipides
Résultats principaux
- Développement d'un protocole permettant aux chercheurs d'analyser la transcriptomique spécifique aux cellules de l'IMAT.
- Facilitation de l'identification des altérations cellulaires dans les états pathologiques métaboliques et les interventions.
- Amélioration de la compréhension du rôle de l'IMAT dans la santé métabolique.
Conclusions
- L'étude fournit des aperçus précieux sur la biologie de l'IMAT.
- Les résultats pourraient orienter de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l'IMAT dans les maladies métaboliques.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Le séquençage de l'ARN à partir de noyaux individuels du tissu adipeux intermusculaire humain (IMAT) comble une lacune importante dans la compréhension de la composition cellulaire spécifique aux dépôts et des états transcriptionnels liés aux maladies métaboliques et dégénératives musculaires. Ce protocole permet un profilage haute résolution à partir de matériel de biopsie limité, renforçant la confiance prédictive lors de la découverte précoce et de la validation de cibles pour les portefeuilles de maladies métaboliques. L'approche améliore la réduction des risques mécanistiques au croisement de la biologie adipeuse et musculaire, orientant la recherche translationnelle et le développement de stratégies thérapeutiques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'analyse de l'hétérogénéité cellulaire et des programmes transcriptionnels propres à l'IMAT.
- Appuie la validation fonctionnelle des cibles en révélant les signatures d'expression génique spécifiques aux types cellulaires.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques pour les cibles liées aux maladies métaboliques et musculaires.
- Fournit des données fondamentales pour hiérarchiser les stratégies d'intervention spécifiques aux dépôts.
Développement de criblages et de tests
- Prépare des suspensions de noyaux validées, adaptées aux protocoles de séquençage de l'ARN monocellulaire à haut débit.
- Standardise le traitement des échantillons à partir de biopsies humaines limitées et riches en lipides.
- Permet une détection reproductible de populations cellulaires rares et faiblement abondantes.
- Permet des lectures transcriptomiques quantitatives pour l'évaluation de composés en aval.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les profils cellulaires de la MATI avec des phénotypes musculaires et métaboliques pertinents pour la maladie.
- Permet une continuité allant de la découverte sur tissus humains à la validation sur des modèles précliniques.
- Favorise l'identification de biomarqueurs translationnels associés à la biologie de la MATI.
- Éclaire la progression ajustée au risque de programmes thérapeutiques ciblant spécifiquement le dépôt de MATI.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce protocole d'isolement et de séquençage des noyaux s'intègre dans la continuité découverte-préclinique pour la recherche sur les maladies métaboliques et musculaires, permettant une validation solide des cibles et une continuité translationnelle.
- Découverte biologique : Permet la vérification d'hypothèses concernant la composition cellulaire de l'IMAT et l'influence de son sécrétome sur le tissu musculaire.
- Tri : Fournit des préparations normalisées et reproductibles de noyaux pour des tests transcriptomiques évolutifs.
- Analyse : Fournit des données quantitatives de séquençage de l'ARN au niveau du noyau unique pour des analyses comparatives entre différents états pathologiques et interventions.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre les observations réalisées sur des tissus humains et le développement de modèles précliniques ainsi que la découverte de biomarqueurs.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place un protocole réutilisable pour l'analyse d'autres dépôts adipeux difficiles d'accès ou d'échantillons de biopsies limités.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans le choix des cibles liées à l'IMAT et la compréhension mécanistique.
- Valeur opérationnelle : Standardise l'isolement des noyaux à partir de tissus humains riches en lipides et disponibles en quantité limitée, permettant des analyses en aval reproductibles.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant dans les programmes thérapeutiques ciblant les dépôts adipeux et réduit les risques biologiques en phase avancée.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation ajustée au risque des actifs dans les maladies métaboliques et musculaires, basée sur des données issues de tissus humains.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en manipulation des tissus, en isolement de noyaux et en préparation de bibliothèques pour le séquençage ARN unicellulaire à partir de noyaux.
- Exige un accès à des instruments spécialisés pour le comptage des noyaux et le séquençage basé sur des gouttelettes.
- Implique une standardisation entre équipes pour les protocoles de traitement des échantillons et les flux de travail d'analyse des données.
- Pourrait nécessiter des adaptations pour d'autres dépôts adipeux ou types de tissus présentant une teneur lipidique différente.
- Est limité par la quantité et la qualité des prélèvements humains disponibles pour l'analyse.
