Questo protocollo descrive come valutare l'espressione di una vasta gamma di geni a livello clonale. Single-cell RT-qPCR produce risultati altamente affidabili con una forte sensibilità per le centinaia di campioni e geni.
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Articolo metodologico
Questo protocollo descrive come valutare l'espressione di una vasta gamma di geni a livello clonale. Single-cell RT-qPCR produce risultati altamente affidabili con una forte sensibilità per le centinaia di campioni e geni.
Espressione genica eterogeneità è una caratteristica interessante per indagare nelle popolazioni linfoidi. Espressione genica in queste cellule varia durante l'attivazione delle cellule, stress, o la stimolazione. Single-cell espressione genica multiplex consente la valutazione simultanea di decine di geni 1, 2, 3. A livello di singola cellula, l'espressione genica multiplex determina popolazione eterogeneità 4, 5. Esso permette la distinzione di eterogeneità della popolazione per determinare sia la probabile mix di diversi stadi precursori tra cellule mature e anche la diversità delle risposte delle cellule agli stimoli.
Cellule linfoidi innate (ILC) Recentemente sono state descritte come una popolazione di effettori innate della risposta immunitaria 6, 7. In questo protocollo, l'eterogeneità delle cellule della ILC haVano Patic è indagato durante l'omeostasi.
Attualmente, la tecnica più utilizzata per valutare l'espressione genica è RT-qPCR. Questo metodo misura l'espressione genica solo un gene alla volta. Inoltre, questo metodo non può stimare eterogeneità di espressione genica, poiché più celle sono necessari per una prova. Questo porta alla misurazione dell'espressione genica media della popolazione. Nel valutare un gran numero di geni, RT-qPCR diventa un tempo-, e il metodo di campionamento che consumano reagent-. Quindi, i compromessi limitano il numero di geni o popolazioni di cellule che possono essere valutati, aumentando il rischio di perdere il quadro globale.
Questo manoscritto descrive come multiplex singola cellula RT-qPCR può essere utilizzato per superare queste limitazioni. Questa tecnica ha beneficiato di recente microfluidica progressi tecnologici 1, 2. Le reazioni che si verificano in multiplex chip RT-qPCR non lo fanno exceed il livello nanolitro. Quindi, l'espressione genica cella singola, nonché simultanea espressione genica multipla, possono essere eseguite in un reagent-, di prova e conveniente modo. È possibile testare genica firma eterogeneità a livello clonale tra sottogruppi di cellule in una popolazione a diversi stadi di sviluppo o in diverse condizioni 4, 5. Lavorando in rare popolazioni con un gran numero di condizioni a livello di singola cellula non è più una limitazione.
Nel corso degli ultimi anni, le cellule linfoidi innate (ILCS) sono stati sempre più studiati. Nonostante la loro mancanza di recettori antigene-specifiche, essi appartengono al lignaggio linfoidi e rappresentano sentinelle importanti per l'omeostasi dei tessuti e l'infiammazione. ILCs sono attualmente divisi in tre gruppi in base alla loro espressione di specifiche combinazioni di fattori di trascrizione e sulla loro capacità di produrre citochine 6, 7.
ILC contribuiscono a numerose situazioni omeostatici e fisiopatologici in diversi organi attraverso la produzione di citochine specifiche 8, 9. Per essere in grado di comprendere il ruolo di queste cellule, è importante determinare le varie sottopopolazioni ILC per organo e per identificare le loro relazioni evolutive. Inoltre, fenomeni di plasticità tra i diversi sottoinsiemi sono stati correlati. Studiando l'eterogeneitàdelle cellule presenti in un organo, è possibile delimitare la loro fase di maturazione e distinguere le loro funzioni specifiche.
Per illustrare la tecnica di multiplex cella singola RT-qPCR, ILC epatici sono stati scelti, con una particolare attenzione per la loro eterogeneità all'interno dello stesso gruppo ILC (tipo 1 ILC) 10. Innanzitutto, attraverso l'uso di citometria a flusso, tre popolazioni ILC distinti stati caratterizzati nel fegato. Gruppo 1 ILC rappresenta circa il 80% degli effettori innati, mentre le altre due popolazioni sono rari popolazioni ILC epatiche (meno del 5% degli effettori innati). Quelle popolazioni sono stati ordinati utilizzando marcatori superficie cellulare ampiamente espresse delle popolazioni ILC. Come risultato, scelti popolazioni ILC nel fegato guardano uno sostanzialmente simile ad un altro.
Multiplex cella singola RT-qPCR è emerso come uno dei migliori tecniche per investigare prontamente l'eterogeneità di queste popolazioni 11 . Due caratteristiche principali sono determinate dalla sfruttando il multiplex cella singola tecnica di RT-qPCR. Innanzitutto, cercando a livello clonale, è possibile recuperare l'espressione genica specifica delle cellule per il confronto tra le cellule che apparentemente mostrano stadi di sviluppo simili. Poi, cercando in una combinazione pre-selezionata di espressione genica, si determinerà nuove firme genetiche sulla base di modelli di espressione genica simultanee a un certo punto del tempo. Questi aspetti permettono la raccolta di una grande varietà di dati di espressione per un gran numero di cellule, anche in rare popolazioni, dato che la tecnica viene eseguita a livello clonale. In tal modo, l'eterogeneità ILC nel fegato può essere adeguatamente valutata.
Avanti, di classificare tutte le cellule con un fenotipo ILC globale, un'ampia panoramica della espressione genica multiple del fegato popolazioni ILC si ottiene, anche se rappresentano popolazioni estremamente rari. Un chip microfluidica-based consente la sperimentazione con ancorauna piccola quantità di materiale cellulare. Di conseguenza, i profili di espressione genica di popolazioni di cellule rare possono essere ottenuti. Usando in linea gene firma software di analisi, i cluster di popolazione cellulare e potenziali relazioni di cellule può essere indagato. Di conseguenza, i test funzionali possono essere eseguiti per convalidare i dati di clustering al livello in vivo.
Decine di espressione genica può essere stabilita contemporaneamente su centinaia o più celle singole sullo stesso chip 3, 11, 12. Progettazione del saggio è la parte più lunga e più importante di questo esperimento. La determinazione dei geni rilevanti per l'ipotesi da testare è fondamentale per ottenere risultati rilevanti. In secondo luogo, sono necessari dei controlli interni (come marcatori di superficie noti utilizzati per l'ordinamento) e controlli specifici. Ciò è fondamentale per testare la specificità di primer di amplificazione, l'efficienza dell'amplificazione, e tegli assenza di concorrenza primer. Pertanto, lavorando con multiplex cella singola RT-qPCR è una tecnica risparmiare tempo, come espressione multipla gene di una cella è valutata allo stesso tempo.
Utilizzando lo stesso chip e miscelazione dei reagenti per tutte le celle limita i possibili errori di manipolazione e consente riproducibilità tra i campioni. Complessivamente, i diversi aspetti della multiplex singola cellula RT-qPCR consente la produzione di risultati altamente affidabili a livello clonale, con un grande livello di sensibilità per un'ampia varietà di campioni e geni. I risultati ottenuti offrono dati potenti e affidabili per i test di biostatistica.
Ciò può essere ottenuto grazie all'aspetto microfluidica del metodo, che consente di lavorare su piccolissime quantità di materiale e porta a risultati esaustivi. Infine, utilizzando software online, è possibile confrontare le popolazioni desiderati.
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Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati del da parte del Comitato per la sicurezza dell'Istituto Pasteur in conformità con l'agricoltura Ministero francese e gli orientamenti UE.
1. Preparare un 96 pozzetti Ordinamento Piastra Single-cell

(A) In 96 pozzetti single-cell sorting piatto, la miscela di pre-amplificazione è distribuito per primo, seguito dal mix dosaggio 0.2X. (B) La documentazione di ogni singola posizione cellule dovrebbe essere mantenuta su un foglio di calcolo. Un bene senza una cellula è chiamato un pozzo "no input" e può essere utilizzato come controllo. Due righe possono essere risparmiati per controllare l'efficienza di fondo con diluizione cDNA (sequenziali diluizioni uno-a-dieci dal equivalente di 10 5 cellule di una cella). (C) Sulla piastra di test a 96 pozzetti, il reagente test di carico è distribuito prima, seguita dall'aggiunta di primer. Non dimenticare di mantenere un layout di ogni posizione primer. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
2. La dissociazione Single Cell
3. Single-cell fluorescenza-attivato cell sorting (FACS)
4. Pre-amplificazione

Figura 3: programma di pre-amplificazione. Per avere materiale sufficiente, è necessario pre-amplificazione specifici geni bersaglio su singole cellule ordinati. La piastra di ordinamento monocellulari 96 pozzetti è caricato su un termociclatore a seguire il programma pre-amplificazione. I prodotti pre-amplificazione vengono diluiti con bassa EDTA tampone TE e possono essere utilizzati immediatamente o congelati a -20 ° C. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
5. preparare un campione piastra a 96 pozzetti
6. Preparare una piastra Assay ben 96
7. Single-cell gene-espressione Chip

Figura 4: Single-cell multiplex di espressione genica di chip di carico. Questi passaggi richiedono gprecisione reat, in particolare durante il trasferimento della piastra a 96 pozzetti per il multiplex gene chip-espressione della singola cellula. Per evitare errori di carico e misplacements, si consiglia vivamente di lavorare in modo sequenziale. Il volume preso per ogni trasferimento deve essere controllata durante il processo di pipettaggio. Infine, è importante per evitare eventuali bolle e per rimuoverli in caso di formazione. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
8. Eseguire il Chip
9. Analisi dei dati
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popolazioni linfoidi grandi differenze in termini di espressione genica. In questo protocollo, fegato vano ILC eterogeneità è stata studiata usando multiplex cella singola RT-qPCR espressione genica. A differenza di altre tecniche di espressione genica, multiplex cella singola RT-qPCR espressione genica permette lavori su varie popolazioni, anche i più rari, allo stesso tempo. Questa specificità, accoppiato con un elevata sensibilità a livello clonale, permette la ricerca di differenze d...
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Questo protocollo descrive come ottenere informazioni esaustive espressione genica a livello clonale. Qui, abbiamo studiato il fegato ILC eterogeneità vano. Dopo l'ordinamento cella singola di diverse popolazioni ILC (sulla base di marcatori di superficie ILC ampiamente espresse), i campioni sono stati pre-amplificati per specifici geni pre-selezionati. Poi, il cDNA ottenuto e primer sono stati caricati su un multiplex RT-qPCR chip microfluidico. Infine, abbiamo ottenuto l'espressione di 48 geni diversi dal 48 s...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato sostenuto dall'Institut Pasteur, dall'INSERM, dall'Université Paris Diderot e dal Ministère de la Recherche (fino a S.C.); dall'Association pour la Recherche sur le Cancer (fino a S.C. e R.G.); dal REVIVE Future Investment Program e dall'Agence Nationale de Recherche (ANR; sovvenzione ''Twothyme'' ad A.C.); Sovvenzione ANR ''Myeloten'' (a R.G.); e l'Institut National du Cancer (Ruolo del microambiente immunitario durante la carcinogenesi epatica, a R.G.). Ringraziamo il Centro di Immunologia Umana e Citometria dell'Institut Pasteur per il suo sostegno.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Kit qRT-PCR Cells Direct One Step | Biosystems applicati | 11753100 | Kit di rilevamento della sonda di innesco. Contiene 2x miscela di reazione, enzima platinio SSIII. |
| Tampone EDTA a basso TE | Affymetrix | 75793 100ML | |
| Piastre a 96 pozzetti | Thermofisher Scientific | AB 1100 | Piastre a 96 pozzetti adattate per la selezione cellulare e il termociclo |
| Film di copertura | Dominique Dutscher | 106570 | film di copertura in alluminio; evitare la contaminazione e l'evaporazione |
| Actb | Thermofisher Scientific | Mm00607939_s1 | 20x primer |
| Aes | Thermofisher Scientific | Mm01148854_s1 | 20x primer |
| Ahr | Thermofisher Scientific | Mm00478932_s1 | 20x primer |
| Bcl2 | Thermofisher Scientific | Mm00477631_s1 | 20x primer |
| c-myc | Thermofisher Scientific | Mm00487804_s1 | 20x primer |
| Cbfb | Thermofisher Scientific | Mm01251026_s1 | 20x primer |
| Cd27 | Thermofisher Scientific | Mm01185212_s1 | 20x primer |
| Cd49a | Thermofisher Scientific | Mm01306375_s1 | 20x primer |
| CD49b | Thermofisher Scientific | Mm00434371_s1 | 20x primer |
| Cxcr5 | Thermofisher Scientific | Mm00432086_s1 | 20x primer |
| Cxcr6 | Thermofisher Scientific | Mm02620517_s1 | 20x primer |
| Eomes | Thermofisher Scientific | Mm01351985_s1 | 20x primer |
| Ets1 | Thermofisher Scientific | Mm01175819_s1 | 20x primer |
| Foxo1 | Thermofisher Scientific | Mm00490672_s1 | 20x primer |
| Gapdh | Thermofisher Scientific | Mm03302249_s1 | 20x primer |
| Gata3 | Thermofisher Scientific | Mm00484683_s1 | 20x primer |
| Gm-csf | Thermofisher Scientific | Mm01136644_s1 | 20x primer |
| Hes1 | Thermofisher Scientific Mm01342805_s1 | 20x primer | |
| Hprt | Thermofisher Scientific | Mm00446968_s1 | 20x primer |
| Id2 | Thermofisher Scientific | Mm01293217_s1 | 20x primer |
| Il-12rb2 | Thermofisher Scientific | Mm00711781_s1 | 20x primer |
| Il-18r1 | Thermofisher Scientific | Mm00515178_s1 | 20x primer |
| Il-1rl1 | Thermofisher Scientific Mm00434237_s1 | 20x primer | |
| Il-22 | Thermofisher Scientific Mm001226722_s1 | 20x primer | |
| Il-23r | Thermofisher Scientific | Mm00519943_s1 | 20x primer |
| Il-2ra | Thermofisher Scientific | Mm01340213_s1 | 20x primer |
| Il-2rb | Thermofisher Scientific | Mm01195267_s1 | 20x primer |
| IL-7r | Thermofisher Scientific | Mm00434295_s1 | 20x primer |
| Klr5 | Thermofisher Scientific | Mm04207528_s1 | 20x primer |
| Lef1 | Thermofisher Scientific | Mm00550265_s1 | 20x primer |
| Ncr1 | Thermofisher Scientific | Mm01337324_s1 | 20x primer |
| Nfil3 | Thermofisher Scientific | Mm01339838_s1 | 20x primer |
| Notch1 | Thermofisher Scientific | Mm00435249_s1 | 20x primer |
| Notch2 | Thermofisher Scientific | Mm00803069_s1 | 20x primer |
| Rora | Thermofisher Scientific | Mm01173766_s1 | 20x primer |
| Rorc | Thermofisher Scientific | Mm01261022_s1 | 20x primer |
| Runx3 | Thermofisher Scientific | Mm00490666_s1 | 20x primer |
| Tbx21 | Thermofisher Scientific | Mm01299453_s1 | 20x primer |
| Tcf3 | Thermofisher Scientific | Mm01175588_s1 | 20x primer |
| Tcf7 | Thermofisher Scientific | Mm00493445_s1 | 20x primer |
| Tle1 | Thermofisher Scientific | Mm00495643_s1 | 20x primer |
| Tle3 | Thermofisher Scientific | Mm00437097_s1 | 20x primer |
| Tsc22d3 | Thermofisher Scientific | Mm01306210_s1 | 20x primer |
| Tnfrsf11a | Thermofisher Scientific | Mm00437132_s1 | 20x primer |
| Tox | Thermofisher Scientific | Mm00455231_s1 | 20x primer |
| Zbtb16 | Thermofisher Scientific | Mm01176868_s1 | 20x primer |
| Zbtb7b | Thermofisher Scientific | Mm00784709_s1 | 20x primer |
| qPCR Master mix | Applied BioSystems | P/N 4304437 | |
| 2x Reagente di caricamento del saggio | Fluidigm | P/N 85000736 | Terreno a densità specifica per caricare saggi in chip microfluidico multiplex RT-qPCR. |
| 2x Reagente di caricamento del campione | Fluidigm | P/N 85000735 | Terreno a densità specifica per caricare i campioni nel chip microfluidico multiplex RT-qPCR. |
| 48.48 chip microfluidico multiplex RT qPCR | Fluidigm | BMK-M-48.48 | 48.48 Dynamic Array IFC per l'espressione genica; chip per reazione RT-qPCR multiplex a cella singola |
| 48.48 multiplex RT qPCR controllore di chip microfluidico | Fluidigm | 89000020 | 48.48 IFC Controller; controllare il sistema fluidico interno del chip, caricare campioni e saggi nelle camere di reazione |
| multiplex RT qPCR termociclatore microfluidico | Fluidigm | GE48.48 | 48.48 Dynamic Array IFC termociclatore |
| a 96 pozzetti | Thermofisher Scientific | AB 1100 | Piastre a 96 pozzetti adattate per la selezione cellulare e il termociclo |
| di topi C57Bl/6 | Janvier | C57Bl/6 miceJ@RJ | |
| siringa da 10 ml | BD Biosciences | 309639 | |
| PBS | Life Technologies | 14040174 | |
| HBSS | Life Technologies | 24020133 | |
| RPMI | Life Technologies | 61870044 | |
| FCS | CVFSVF000U | Eurobio Abcys | Siero fetale di vitello standard |
| Potter tubo | N/A Tubo | ||
| 15 ml | Corning | 352097 | |
| Tubo da 1,5 ml | Sigma-Aldrich | T9661-1000EA | |
| Macchina FACS | N/A | ||
| centrifuga | Thermofisher Scientific 75004538 | ||
| 1.000 µ l punte | Fisher Scientific | 10313272 | |
| P1000 | Gilson | F123602 | |
| Percoll | Dominique Dutscher | 17-0891-01 | |
| Facs tubo | Falcon | 352235 | |
| anti-CD8 Anticorpo di topo alla biotina | Anticorpo di lignaggio | Sony | 1103520 |
| anti-CD19 Anticorpo di topo alla biotina | Anticorpo di | lignaggio | 1177520 |
| anti-TCRab Anticorpo di topo alla biotina | BioLegend | Anticorpo di | lignaggio |
| anti-TCRgd Anticorpo di topo di biotina | BD Biosciences | Anticorpo di lignaggio | di 553176 |
| anti-Ter119 Anticorpo di topo di biotina | BD Biosciences | Anticorpo di lignaggio | di 553672 |
| anti-Gr1 Anticorpo di topo di biotina | BD Biosciences | Anticorpo di | lignaggio |
| anticorpo anti-CD45.2 PerCPCy5.5 anticorpo di topo | BioLegend | 109828 | |
| anti-IL7ra PeCy7 anticorpo di topo | ebioSciences | 25-1271-82 | |
| anti-CD3 BV510 anticorpo di topo | BD Biosciences | 563024 | |
| anti-CD4 BV786 anticorpo di topo | BD Biosciences | 563727 | |
| anti-NKp46 PE anticorpo di topo | ebioSciences | 12-3351-82 | |
| Streptavidina | Sony | 2626025 | |
| Pipetta elettronica Eppendorf | |||
| 4986000017 | |||
| Pipetta | 30089405Rainin | ||
| L8-10XLS+ | |||
| Accuis | BD Bioscience | 345249 | per FACS |
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