Questo protocollo fornisce una procedura dettagliata passo dopo passo per preparare sospensioni monocellulari di alta qualità da tessuto polmonare murino. Sono necessari diversi passaggi critici per ottenere risultati ottimali.
Prima della digestione enzimatica, deve essere eseguita una perfusione di tutto il corpo per rimuovere il sangue dai polmoni. Questo garantisce che le cellule immunitarie rilevate da scRNA-seq abbiano origine dal tessuto polmonare piuttosto che dal sangue circolante. Durante la perfusione, è essenziale inserire l'ago nel ventricolo sinistro per impedire che la perfusione entri nella circolazione polmonare e danneggi le cellule polmonari. Per preservare la vitalità cellulare, tutti i tamponi, inclusi i lavaggi, la risospensione e le soluzioni di perfusione, dovrebbero essere pre-raffreddati su ghiaccio. Data l'eterogeneità intrinseca del tessutopolmonare 24, i campioni devono essere mantenuti nel mezzo DMEM/F12 prima e durante la digestione, poiché questo mezzo fornisce nutrienti essenziali che sostengono la vitalità cellulare.
L'elevata vitalità cellulare e i cluster cellulari ben definiti osservati in questo protocollo confermano che la combinazione enzimatica è sia lieve che efficace. Gli ioni calcio e magnesio sono noti per favorire l'aggregazione cellulare e aumentare l'attivitàenzimatica 25,26. Pertanto, il PBS libero di Ca+/Mg+ viene utilizzato per preparare la maggior parte dei buffer al minimo gli aggregamenti, mentre il DMEM/F12 contenente questi ioni viene utilizzato come mezzo basale per il buffer di digestione al fine di mantenere un'efficienza enzimatica equilibrata.
Sebbene studi precedenti abbiano descritto polmoni murini dissocianti o tessuti tumorali, spesso mostrano una variabilità significativa o una descrizione incompleta della selezione e concentrazione dellaproteasi 11,15,27. Ad esempio, Han et al.11 hanno utilizzato cocktail enzimatici senza riportare la concentrazione, il che rende difficile la replicazione. Al contrario, un metodo altamente specializzato descritto da Chen et al.28 è efficace per la dissociazione delle cellule alveolari di tipo II (AT2) ma comporta un flusso di lavoro complesso, poco pratico se è necessario raccogliere più topi contemporaneamente.
Una sfida critica nella ricerca in oncologia polmonare è l'eterogeneità strutturale del polmone portatore di tumori, che è composto sia da cellule normali fragili che da cellule tumorali maligne. I protocolli standard o i kit commerciali sono spesso progettati per campioni di tessuto normale o tumorali specificamente. Esse portano a una digestione incompleta, che non riesce a liberare cellule tumorali dal nucleo tumorale, o a una sovradigestione, inducendo uno stress significativo e una morte cellulare nel tessuto normale più sensibile nei campioni di polmoni tumorali.
Questo protocollo affronta questo problema affinando il cocktail enzimatico (Collagenasi IV, Dispasi II e DNasi I) per ottenere una dissociazione equilibrata. Questa ottimizzazione garantisce il rilascio delle cellule maligne preservando la vitalità delle cellule normali. Ciò è supportato dall'analisi della citometria a flusso, durante la quale abbiamo identificato e risolto con successo due cellule epiteliali distinte. Le cellule epiteliali sono ben separate in cellule TdTomato+ o TdTomato-. Questo livello di risoluzione dimostra che questo metodo è adatto a studiare l'intero microambiente polmonare contenente tumori senza sacrificare l'integrità del tessuto ospite. Includendo tutte le singole cellule vive nell'analisi, questo protocollo consente lo studio di tutti i tipi cellulari rilevanti all'interno del microambiente polmonare portatore di tumori, incluse le cellule macrofagiche associate al cancro (CAML) (Figura 3), che non erano state ampiamente riportate negli studiprecedenti 15,16,17.
Dopo la digestione, le analisi scRNA-seq hanno dimostrato che questa procedura isola con successo diversi tipi cellulari. Le soluzioni enzimatiche devono essere preparate fresche il giorno dell'esperimento. Tutti i parametri digertivi sono ottimizzati per un singolo polmone muro intero. Quando si utilizza un solo lobo o più polmoni, il tempo di digestione deve essere regolato per garantire un'elevata vitalità cellulare e una completa dissociazione tissutale. La contaminazione da RNA ambiente e la formazione di multipletti sono due fattori principali che influenzano la qualitàscRNA-seq 29. Sebbene i kit di rimozione delle cellule morte vengano spesso utilizzati per aumentare la vitalità, questo protocollo produce costantemente oltre l'80% delle cellule vive dopo la digestione, rendendo questo passaggio opzionale. Il grafico di rango del codice a barre ha confermato una contaminazione minima da RNA ambientale anche senza la rimozione delle cellule morte.
L'attuale studio conferma questa metodologia nel contesto dell'intero polmone murino portante di tumori. Questa digestione enzimatica ottimizzata fornisce un modello per studiare vari altri tessuti tumorali caratterizzati da microambienti simili. Inoltre, l'elevata vitalità cellulare e la conservazione di tutti i tipi cellulari ottenute da questo protocollo lo rendono adatto a tecnologie avanzate di sequenziamento, come CITE-seq per la mappatura delle proteine superficiali e ATAC-seq per la profilazione epigenetica.
Sebbene questo protocollo produca sospensioni monocellulari di alta qualità a basso costo, lo stress cellulare indotto dal processo può comunque verificarsi durante la digestione enzimatica. Per minimizzare gli artefatti di espressione genica legati allo stress, un singolo operatore dovrebbe processare non più di quattro campioni contemporaneamente.