Isolamento di nuclei dal tessuto adiposo intermuscolare umano e sequenziamento dell'RNA a singolo nucleo a valle
May 3rd, 2024
La biologia del tessuto adiposo intermuscolare (IMAT) è in gran parte inesplorata a causa della limitata accessibilità del tessuto umano. Qui, presentiamo un protocollo dettagliato per l'isolamento dei nuclei e la preparazione della libreria di IMAT umano congelato per il sequenziamento di RNA a singoli nuclei per identificare la composizione cellulare di questo deposito adiposo unico.
Il nostro gruppo di ricerca sta cercando di comprendere la composizione cellulare e i profili trascrizionali specifici delle cellule del tessuto adiposo intermuscolare o IMAT nell'uomo. L'IMAT è in realtà un deposito adiposo ectopico che risiede tra e intorno alle fibre muscolari. La tomografia computerizzata e la risonanza magnetica sono state in grado di quantificare il volume dell'IMAT e hanno recentemente dimostrato che aumenta sia con l'età che con l'IMC, ed è anche associato a malattie degenerative muscolari.
Studi sul secretoma in vitro hanno recentemente dimostrato che le proteine secrete da IMAT hanno la capacità di influenzare la sensibilità all'insulina, i profili infiammatori e anche l'espressione proteica contrattile nel muscolo scheletrico umano. La quantità limitata di tessuto IMAT raccolto durante le biopsie e la natura lipidica degli adipociti rendono questo tessuto incompatibile con la digestione dei tessuti e l'RNA-Seq a singola cellula. Pertanto, volevamo sviluppare un protocollo che eseguisse l'isolamento dei nuclei su piccole quantità di tessuto che potessero poi essere utilizzati nell'RNA-Seq a singoli nuclei a valle.
Questo protocollo consentirà ai ricercatori di determinare le alterazioni trascrizionali composizionali e cellulo-specifiche che si verificano nell'IMAT in diversi stati di malattia metabolica e in risposta agli interventi. Ci auguriamo che queste informazioni siano cruciali nello sviluppo di nuove strategie terapeutiche per aiutare ad alleviare la malattia metabolica prendendo di mira direttamente l'IMAT o i suoi fattori secreti. Il campo manca gravemente di dati sulla biologia di IMAT, sulle sue origini cellulari e sulla comunicazione con altre cellule, residenti sia all'interno che all'esterno di IMAT, nonché sulle sue risposte molecolari agli interventi sullo stile di vita, come la dieta e l'esercizio fisico o la farmacoterapia.
Tutte queste sono domande chiave per la ricerca del nostro gruppo.
Panoramica
Questo studio indaga la composizione cellulare e i profili trascrizionali specifici del tessuto adiposo intermuscolare (IMAT) negli esseri umani, un'area meno esplorata a causa della limitata accessibilità del tessuto. Viene presentato un protocollo dettagliato per l'isolamento dei nuclei e la preparazione della libreria per il sequenziamento dell'RNA di nuclei singoli per facilitare l'identificazione dei componenti cellulari all'interno di questo deposito adiposo unico.
Componenti chiave dello studio
Area di ricerca
- Biologia del tessuto adiposo intermuscolare (IMAT)
- Composizione cellulare e funzione
- Impatto sulle malattie metaboliche
Sfondo
- L'IMAT è un deposito adiposo ectopico situato tra le fibre muscolari.
- Il suo volume aumenta con l'età e l'IMC, correlando con le malattie degenerative muscolari.
- La secrezione di proteine dall'IMAT influenza la sensibilità all'insulina e l'infiammazione nel muscolo scheletrico.
Metodi utilizzati
- Isolamento dei nuclei da piccoli campioni di tessuto IMAT umano
- Sequenziamento dell'RNA di nuclei singoli
- Sviluppo di un protocollo per la gestione del tessuto adiposo carico di lipidi
Risultati principali
- Sviluppo di un protocollo che consente ai ricercatori di analizzare la trascrittomica specifica delle cellule dell'IMAT.
- Facilitazione dell'identificazione delle alterazioni cellulari negli stati di malattia metabolica e negli interventi.
- Migliore comprensione del ruolo dell'IMAT nella salute metabolica.
Conclusioni
- Lo studio fornisce preziose informazioni sulla biologia dell'IMAT.
- I risultati potrebbero guidare nuove strategie terapeutiche che prendono di mira l'IMAT nelle malattie metaboliche.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Single-nuclei RNA sequencing of human intermuscular adipose tissue (IMAT) addresses a critical gap in understanding depot-specific cellular composition and transcriptional states relevant to metabolic and muscle degenerative diseases. This protocol enables high-resolution profiling from limited biopsy material, supporting predictive confidence in early discovery and target validation for metabolic disease portfolios. The approach enhances mechanistic de-risking at the intersection of adipose and muscle biology, informing translational research and therapeutic strategy development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of IMAT-specific cellular heterogeneity and transcriptional programs.
- Supports functional target validation by revealing cell-type-specific gene expression signatures.
- Facilitates mechanistic de-risking for metabolic and muscle disease targets.
- Provides foundational data for prioritizing depot-specific intervention strategies.
Screening & Assay Development
- Prepares validated nuclei suspensions suitable for high-throughput single-nuclei RNA-seq workflows.
- Standardizes sample processing from lipid-rich, limited human tissue biopsies.
- Enables reproducible detection of rare and low-abundance cell populations.
- Supports quantitative transcriptomic readouts for downstream compound evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns IMAT cellular profiles with disease-relevant metabolic and muscle phenotypes.
- Enables continuity from human tissue discovery to preclinical model validation.
- Supports identification of translational biomarkers linked to IMAT biology.
- Informs risk-adjusted advancement of depot-targeted therapeutic programs.
Pipeline & Workflow Integration
This nuclei isolation and sequencing protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum for metabolic and muscle disease research, enabling robust target validation and translational continuity.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on IMAT cellular composition and secretome influence on muscle tissue.
- Screening: Delivers standardized, reproducible nuclei preparations for scalable transcriptomic assays.
- Analytics: Provides quantitative single-nuclei RNA-seq data for comparative analysis across disease states and interventions.
- Translational Research: Bridges human tissue findings to preclinical model development and biomarker discovery.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable protocol for profiling other challenging adipose depots or limited biopsy samples.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in IMAT-related target selection and mechanistic understanding.
- Operational Value: Standardizes nuclei isolation from lipid-rich, limited human tissues for reproducible downstream analysis.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions for depot-targeted therapeutic programs and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of metabolic and muscle disease assets based on human tissue data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue handling, nuclei isolation, and single-nuclei RNA-seq library preparation.
- Demands access to specialized instrumentation for nuclei counting and droplet-based sequencing.
- Necessitates cross-team standardization for sample processing and data analysis workflows.
- May require adaptation for other adipose depots or tissue types with distinct lipid content.
- Limited by the amount and quality of human biopsy material available for analysis.
