בידוד מעיים מזחלי דגי זברה לריצוף RNA חד-תאי
10 בנובמבר 2023
במאמר זה אנו מתארים שיטה לבידוד מעיים מזחלי דגי זברה 5 ימים לאחר ההפריה, לצורך ניתוח ריצוף RNA חד-תאי.
מטרת המחקר שלנו היא לחקור את השינויים הטרנסקריפטומיים המתרחשים במהלך התפתחות מערכת העיכול ותפקוד לקוי של זחלי דגי זברה. כאן, אנו מספקים פרוטוקול חדש המאפשר בידוד של סוגי תאים שונים בתוך המעי של דג הזברה, שיש לו יישומים פוטנציאליים בהבנת בריאות מערכת העיכול ומחלות. בשנים האחרונות גובר העניין בחקר האינטראקציה בין מערכת העצבים האנטרית לבין סוגי תאי מעי אחרים במהלך ההתפתחות והחולי.
הבנת הדינמיקות המורכבות הללו באמצעות טכניקות מתקדמות כמו ריצוף RNA חד-תאי, טומנת בחובה פוטנציאל לחשוף תובנות קריטיות לגבי נוירומיופתיה אנטרית, שיובילו לאבחון וטיפולים מדויקים יותר. באמצעות פרוטוקול זה זיהינו בהצלחה סוגים שונים של תאי מעי, כולל אפיתל, סטרומה, דם, שרירים, תאי מערכת החיסון ואפילו תאי עצב ותאי גליה אנטריים, שלא נלכדו קודם לכן בכמות זו בגישות דומות. לכן, אנו מספקים טכניקה אמינה ללמוד את הרכב העיכול במהלך הפיתוח ואת תפקוד לקוי.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג פרוטוקול חדש לבידוד תאי מעי מזריקים של דגי זברה 5 ימים לאחר ההפריה, המקל על ביצוע ניתוח של ריצוף RNA של תא בודד (single-cell RNA sequencing). שיטה זו שואפת להעמיק את ההבנה של התפתחות ומחלות של מערכת העיכול.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה התפתחותית
- בריאות מערכת העיכול
רקע
- חקירה של חילופי טרנסקריפטום במהלך התפתחות מערכת העיכול.
- דגש על אינטראקציות בין מערכת העצבים הקדמית לבין סוגי תאים במעי.
- חשיבותן של טכניקות מתקדמות בחקר נוירומיופתיהות.
- פוטנציאל לשיפור באבחון ובטיפולים.
מטרת המחקר
- מתן שיטה מהימנה לבידוד סוגים שונים של תאי מעי.
- שיפור ההבנה של הרכב מערכת העיכול במהלך ההתפתחות.
- בחינת ההשלכות על בריאות ומחלות של מערכת העיכול.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- בידוד של סוגי תאים שונים בתוך מעי דג הזברה.
- יישום של ריצוף RNA של תא בודד (single-cell RNA sequencing).
- זיהוי של תאי אפיתל, סטרומה, דם, שריר, תאי מערכת החיסון וגנגליונים עצביים אנטריים.
- שימוש בפרוטוקול חדש לשיפור לכידת תאים.
תוצאות עיקריות
- זיהוי מוצלח של סוגי תאים מעיים שונים.
- תובנות חדשות לגבי בריאות מערכת העיכול ודינמיקת מחלות.
- הבנה משופרת של נוירומיופתיות קדמיות (anterior neuromyopathies).
- טכניקה מהימנה לחקר הרכב מערכת העיכול.
מסקנות
- הפרוטוקול מהווה התקדמות משמעותית בבידוד תאי מעי.
- הוא פותח נתיבים למחקר נוסף בתחום בריאות מערכת העיכול.
- קיים פוטנציאל לשיפור ההבנה של תהליכי התפתחות ומחלה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית לדרג ניהולי
ריצוף RNA של תא בודד (Single-cell RNA sequencing) של מעי זחלי דגי זברה מאפשר מיפוי ברזולוציה גבוהה של גיוון תאי המעי במהלך ההתפתחות ובמידול מחלות. פרוטוקול זה תומך בתיקוף מטרות בשלבים מוקדמים ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור פורטפוליו של מחקרים גסטרו-אינטסטינליים. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בבחירת מערכות רלוונטיות למחלה ובגילוי סממנים ביולוגיים (biomarkers) תרגומיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשרת בחינה של טרנסקריפטומים ספציפיים לסוגי תאים במודל של חוליתיים.
- תומכת בתיקוף פונקציונלי של מטרות באמצעות בידוד של נוירונים אנטריים, גליות ותאי מערכת החיסון.
- מסייעת בהפחתת סיכונים מכניסטיים עבור מטרות נוירו-שריריות ואפיתליאליות בהפרעות במערכת העיכול.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק תרחיפי תאים בודדים חיוניים ומתוקפים עבור בדיקות טרנסקריפטומיות המשך.
- מבצע סטנדרטיזציה של בידוד ומיון תאים לקבלת תוצרים כמותיים הניתנים לשחזור.
- מאפשר הכנה ניתנת להרחבה (scalable) של תאים המופקים מהמעי עבור פלטפורמות סריקה בתפוקה גבוהה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה את הרכב תאי המעי של דגי זברה לביולוגיה של מערכת העיכול האנושית הרלוונטית למחלה.
- תומך ברצף מהשלב של הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני של מטרות במערכת העיכול.
- מאפשר קידום של מטרות מועמדות המותאם לסיכונים, על בסיס פרופילים של ביטוי ספציפיים לסוג התא.
אינטגרציה של תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
פרוטוקול זה משתלב ברצף השלבים שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, בכך שהוא מאפשר בידוד ואפיון של סוגי תאי מעי לצורך זיהוי מטרות, תיקוף ומחקרים מכניסטיים.
- ביולוגיה גילויית: תומכת בבדיקת השערות על התפתחות ותפקוד לקוי של מערכת העיכול ברזולוציה של תא בודד.
- סריקה: מספקת אוכלוסיות תאים חיות וניתנות לשחזור עבור בדיקות טרנסקריפטומיות ופנוטיפיות.
- אנליטיקה: מספקת נתונים כמותיים של ביטוי גנים לצורך ניתוח השוואתי בין סוגי תאים ותנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מגשרת בין ביולוגיה של מערכת העיכול בדגי zebrafish ובבני אדם לצורך התאמת סממנים ביולוגיים ומידול מחלות.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת זרימת עבודה ניתנת לשימוש חוזר לבידוד תאי מעי וניתוח של תא בודד בתוכניות מחקר מגוונות של מערכת העיכול.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בבחירת מטרות במערכת העיכול (GI) ואת ההבנה המכניסטית.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של בידוד ומיון תאים לצורך הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) על ידי מתן תובנות טרנסקריפטומיות ספציפיות לסוג התא.
- השפעה על פורטפוליו: תומך בתיעדוף מטרות במערכת העיכול (GI) ומודלים של מחלות בהתאם לסיכון.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בטיפול בדגי zebrafish, בניתוח ובתהליכי עבודה של תא בודד.
- נדרשת גישה למכשור FACS ולפלטפורמות של ריצוף RNA של תא בודד.
- נדרשת סטנדרטיזציה בין צוותים כדי להבטיח בידוד ומיון תאים הניתנים לשחזור.
- ייתכן שיידרש ביצוע התאמות עבור שלבי התפתחות אחרים או אורגניזמי מודל אחרים.
- חיוניות התאים והתנובה תלויים בדיוק של שלבי הניתוח והדיסוציאציה האנזימטית.
שאלות נפוצות בביופארמה
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:22
Obtaining Wildtype and Transgenic Zebrafish Larvae and WildType Whole Larvae Dissociation
2:50
Isolation and Dissociation of Gut from Zebrafish Larvae for FACS Enrichment of Gut Cells
5:25
FACS Enrichment of Zebrafish Gut Cell Suspension for scRNAseq
