Het meten van de genexpressieprofielen van enkele cellen heeft uitgebreide fenotypische heterogeniteit in een weefsel aangetoond. Deze complexiteit heeft ons begrip van de biologische netwerken die weefselfunctie regelen, gecompliceerd. Onze fractie en anderen hebben dit fenomeen in vele weefsels en omstandighedenonderzocht 1,2,3,4,5,6. Deze experimenten suggereren niet alleen dat regulering van genexpressienetwerken ten grondslag ligt aan een dergelijke heterogeniteit, maar ook dat eeneencellige resolutie een complexiteit in weefselfunctie aanhet licht brengt die weefselresolutie niet waardeert. Slechts een kleine minderheid van cellen kan immers reageren op een specifieke aandoening of uitdaging, maar de impact van die cellen op de algehele fysiologie kan aanzienlijk zijn. Bovendien kan een systeembiologiebenadering die multivariate-methoden toepast op hoogdimensionale gegevenssets van meerdere celtypen en weefsels systeembrede behandelingseffecten verduidelijken.
We combineren LCM en microfluidic RT-qPCR om dergelijke datasets te verkrijgen. We nemen deze aanpak hier in tegenstelling tot het verzamelen van enkele cellen via fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) en het gebruik van RNA sequencing (RNA-seq) om hun transcriptoom te meten. Het voordeel van LCM ten opzichte van FACS is dat de exacte anatomische specificiteit van enkele cellen relatief en absoluut met LCM kan worden gedocumenteerd. Verder, terwijl RNA-seq kan meten meer functies die RT-qPCR, microfluïde RT-qPCR is minder duur en heeft een hogere gevoeligheid en specificiteit7.
In dit representatieve experiment onderzochten we de effecten van opioïdeafhankelijkheid en naltrexon-neergeslagen opioïde terugtrekking op rattenneuronale, microglia- en astrocytengenexpressie in de centrale kern van de amygdala (CeA) en darmmicroflora overvloed4. Vier behandelingsgroepen werden geanalyseerd: 1) Placebo, 2) Morfine, 3) Naltrexon, en 4) Terugtrekking(Figuur 1). We ontdekten dat opioïdenafhankelijkheid de genexpressie niet wezenlijk veranderde, maar dat opioïde terugtrekking de expressie van ontstekingsgenen veroorzaakte, Tnf in het bijzonder. Astrocyten waren het meest getroffen celtype. Het darmmicrobioom werd ernstig beïnvloed door opioïde terugtrekking zoals aangegeven door een afname van de Firmicutes tot Bacteroides ratio, dat is een gevestigde marker van darmdysbiose8,9.