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Il sistema nervoso autonomo (ANS) è una parte cruciale del sistema nervoso periferico che mantiene l'omeostasi del corpo, compreso l'adattamento alle condizioni ambientali e alla patologia1. È coinvolto nella regolazione di più sistemi di organi in tutto il corpo come i sistemi cardiovascolare, respiratorio, digestivo ed endocrino. L'ANS è diviso in rami simpatici e parasimpatici. Rami spinali della sinapsi del sistema nervoso simpatico nei gangli della catena simpatica, situati bilateralmente in posizione paravertebrale. I gangli cervicali e toracici bilaterali, in particolare l'StG, sono componenti importanti che partecipano all'innervazione simpatica cardiaca. Negli stati patologici, come l'ischemia cardiaca, può verificarsi un rimodellamento neuronale, con conseguente overdrive simpatico2. Il rimodellamento neuronale è stato dimostrato in molteplici studi istologici sull'uomo e su diverse altre specie animali 3,4,5,6. Attualmente manca una caratterizzazione biologica dettagliata del rimodellamento neuronale indotto da ischemia cardiaca nei gangli simpatici cardiaci e le caratteristiche biologiche fondamentali di tipi o sottotipi di cellule neuronali specializzate all'interno del sistema nervoso simpatico cardiaco (SNS) non sono ancora completamente determinate in salute e malattia7.
Nuove tecnologie, come scRNA-seq, hanno aperto porte per la caratterizzazione genetica di piccoli tessuti a livello di singola cellula 8,9. Tuttavia, le dimensioni relativamente grandi dei neuroni possono impedire l'uso ottimizzato di queste tecniche a singola cellula negli esseri umani10. Inoltre, il sequenziamento a singola cellula richiede un elevato rendimento di cellule per recuperare un numero di cellule sufficiente a causa di un'elevata perdita nel processo di sequenziamento. Ciò potrebbe rivelarsi difficile quando si studiano piccoli tessuti che sono difficili da catturare in una sessione e richiedono più campioni per introdurre abbastanza singole cellule per il sequenziamento. La tecnologia snRNA-seq basata su goccioline recentemente sviluppata (cioè la piattaforma 10x Chromium) consente lo studio delle differenze biologiche tra i singoli nuclei 11,12. snRNA-seq detiene un vantaggio rispetto a scRNA-seq per le cellule di grandi dimensioni (>30 μm), che potrebbero non essere catturate in Gel Bead in Emulsions (GEMs), nonché una migliore compatibilità con dissociazione estesa e / o conservazione prolungata 13,14,15.
L'eterogeneità, il numero di cellule neuronali e altre cellule arricchite nel SNS cardiaco sono aspetti importanti per la caratterizzazione dell'ANS negli stati di salute e malattia. Inoltre, l'innervazione specifica dell'organo o della regione da parte di ciascun ganglio simpatico contribuisce alla complessità del SNS. Inoltre, i gangli cervicali, stellati e toracici della catena simpatica hanno dimostrato di innervare diverse regioni del cuore16. Pertanto, è necessario eseguire l'analisi a nucleo singolo di cellule gangliari derivate da singoli gangli per studiare la loro architettura biologica.
Lo snRNA-seq basato su goccioline consente la profilazione dell'espressione a livello di trascrittoma per un pool di migliaia di cellule da più campioni contemporaneamente con costi inferiori rispetto alle piattaforme di sequenziamento basate su piastre. Questo approccio consente a snRNA-seq basato su goccioline di essere più adatto per la classificazione del fenotipo cellulare e l'identificazione di nuove sottopopolazioni di cellule all'interno del SCG e del StG. In particolare, questo protocollo fornisce un approccio graduale conciso per l'identificazione, l'isolamento e il sequenziamento dell'RNA a nucleo singolo dei gangli cardiaci estrinseci simpatici, un metodo che ha il potenziale per un'ampia applicazione negli studi sulla caratterizzazione dei gangli che innervano altri organi e tessuti correlati in salute e malattia.