Preparazione di nuclei cerebrali e del midollo osseo di alta qualità per saggi multiomi a nucleo singolo
22 dicembre 2023
Il successo della trascrittomica e della multiomica a singola cellula/singolo nucleo dipende in gran parte dalla qualità delle cellule/nuclei. Pertanto, l'isolamento di cellule/nuclei dai tessuti e la loro purificazione devono essere altamente standardizzati. Questo protocollo descrive la preparazione di nuclei dal cervello e dal midollo osseo per il test multioma a singolo nucleo a valle.
L'Unità Tecnologica di Citometria e Biomarcatori supporta progetti biomedici attraverso tecnologie e pipeline all'avanguardia per la fenotipizzazione cellulare e la profilazione molecolare con risoluzione a singola cellula. In questo contesto, utilizziamo diversi strumenti per l'analisi multiomica di singole cellule per ottenere informazioni sull'espressione genica e sulla regolazione genica in salute e malattia. La citometria a flusso identifica e individua le singole cellule in base a caratteristiche uniche.
I recenti progressi includono selezionatori spettrali ad alta produttività, basati su immagini, e queste tecnologie offrono flessibilità nella progettazione del pannello, consentono l'uso simultaneo di coloranti simili e la gestione dell'autofluorescenza. Una delle principali sfide sperimentali quando si utilizzano tecnologie all'avanguardia a cellula singola è quella di lavorare con popolazioni cellulari particolarmente fragili o rare. Ogni tessuto o tipo di cellula deve essere sottoposto a un'ottimizzazione del protocollo per ottenere un numero sufficiente di cellule altamente vitali che si traducono in dati di sequenziamento di alta qualità.
Il nostro protocollo di preparazione dei singoli nuclei modificato migliora il recupero dei nuclei e riduce al minimo lo stress sui nuclei. È specificamente ottimizzato per i tessuti cerebrali e del midollo osseo e copre tutte le fasi, dalla dissociazione del campione alla purificazione dei nuclei.
Panoramica
Questo studio si concentra sull'ottimizzazione dell'isolamento dei nuclei dai tessuti cerebrali e del midollo osseo per i successivi saggi multiomici su nuclei singoli. Viene evidenziata l'importanza dell'estrazione di nuclei di alta qualità a causa del suo impatto sull'analisi trascrittomica e multi-omics su singola cellula.
Componenti chiave dello studio
Area di ricerca
- Trascrittica su singola cellula
- Multi-omics
- Tecniche di isolamento dei nuclei
Contesto
- Il successo della trascrittomica dipende dalla purezza e dalla qualità delle cellule/nuclei isolate.
- I recenti progressi nella citometria a flusso e nelle tecnologie basate sull'imaging migliorano le capacità di ordinamento delle cellule.
- È necessaria una considerazione speciale per le popolazioni cellulari fragili o rare, che richiedono protocolli ottimizzati.
Metodi utilizzati
- Protocollo modificato di preparazione dei nuclei per i tessuti cerebrali e del midollo osseo
- Sistema modello topo
- Le tecniche includono citometria a flusso e conteggio automatico delle cellule
Risultati principali
- Miglioramento dei tassi di recupero dei nuclei con stress minimizzato durante la preparazione.
- La purezza dei nuclei cerebrali è aumentata dal 36% a quasi il 100% dopo l'ordinamento.
- Stabilito un flusso di lavoro affidabile per preparare i nuclei per dati di sequenziamento di alta qualità.
Conclusioni
- Questo studio dimostra un protocollo efficace per l'isolamento di nuclei ad alta purezza da tessuti specifici.
- I risultati hanno implicazioni significative per migliorare le analisi multi-omics su singola cellula nella ricerca sulla salute e sulle malattie.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
High-quality nuclei preparation from brain and bone marrow is foundational for robust single-nuclei multiome assays, directly impacting the reliability of transcriptomic and epigenetic profiling in early discovery. Standardized protocols for nuclei isolation enable consistent data generation, supporting predictive confidence and mechanistic de-risking in complex tissue studies. This capability is critical for advancing disease-relevant models and accelerating portfolio decisions in neurobiology and hematology research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of cell-type-specific transcriptional and epigenetic states in complex tissues.
- Supports functional target validation by providing high-integrity nuclei for multiomic readouts.
- Facilitates mechanistic de-risking through reproducible sample preparation and data quality.
Screening & Assay Development
- Delivers validated nuclei suspensions optimized for downstream 10X Genomics multiome workflows.
- Improves assay reproducibility and standardization by minimizing sample variability.
- Enables scalable preparation of nuclei libraries for high-throughput compound or perturbation screening.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant tissue models for translational biomarker discovery.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by maintaining nuclei quality across experiments.
- Reduces risk of technical artifacts that could confound preclinical data interpretation.
Pipeline & Workflow Integration
This nuclei preparation protocol integrates at the interface of tissue processing and single-nuclei multiome sequencing, supporting workflows from early discovery through preclinical research.
- Discovery Biology: Provides high-quality nuclei for hypothesis testing and pathway analysis in brain and bone marrow tissues.
- Screening: Ensures assay readiness and reproducibility for multiomic profiling platforms.
- Analytics: Delivers quantitative nuclei quality metrics to inform downstream data analysis and condition comparison.
- Translational Research: Supports biomarker alignment and disease model fidelity by preserving nuclei integrity.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized, reusable protocol adaptable to diverse tissue types and studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in multiomic studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of nuclei isolation workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by ensuring reliable data inputs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neurobiology and hematology programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue dissociation, nuclei isolation, and quality control assessment.
- Needs access to flow cytometry, automated cell counting, and sequencing infrastructure.
- Demands cross-team standardization to ensure reproducibility across studies and sites.
- May require protocol adaptation for different tissue types or species.
- Dependent on maintaining nuclei viability and integrity throughout processing steps.
