Dit artikel biedt een gestroomlijnd protocol voor de dissectie en dissociatie van muizen olfactorisch epitheel met het oog op single-nucleus RNA-sequencing.
Methodenartikel
Dit artikel biedt een gestroomlijnd protocol voor de dissectie en dissociatie van muizen olfactorisch epitheel met het oog op single-nucleus RNA-sequencing.
Het reukepitheel van muizen is het eerste toegangspunt van het reuksysteem en herbergt verschillende celtypen, waaronder olfactorische sensorische neuronen, hun regenererende voorlopers en ondersteunende cellen. Olfactorische sensorische neuronen zetten chemische geurstoffen om in neurale signalen, maar de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling en omzetting van deze cellen, creëren synapsen met de bulbus olfactorius en reguleren hun geurreceptoren blijven gebieden van intensieve studie. Het olfactorische epitheel bevindt zich aan het dorsale aspect van de neusholte en hecht zich aan ingewikkelde benige structuren die bekend staan als neusschelpen. Deze anatomie brengt unieke uitdagingen met zich mee voor de extractie en dissociatie ervan, vooral in de context van het bereiden van levensvatbare eencellige suspensies. Omdat protocollen voor eencellige suspensie vaak voorbereidende stappen omvatten (bijv. papaïnedissociatie, FACS) die de levensvatbaarheid van de cel kunnen benadrukken en/of de voorbereiding van de bibliotheek kunnen vertragen, is het minimaliseren van de weefselextractietijd cruciaal. Dit artikel presenteert een gestroomlijnde methode voor de snelle dissectie van het olfactorische epitheel en een protocol voor het genereren van hoogwaardige single-nucleus suspensies.
Het reukepitheel (OE) van muizen is een essentieel onderdeel van het reuksysteem en is verantwoordelijk voor het detecteren en transduceren van geursignalen naar het centrale zenuwstelsel. De meest oppervlakkige laag bevat de geurstoffendetecterende trilharen van de olfactorische sensorische neuronen, die bedekt zijn met een laag slijm en omgeven door de ondersteunende sustentaculaire en microvillarische cellen 1,2. OSN's zijn bipolair en strekken hun trilharen apicaal uit om een rooster te vormen in de slijmlaag en hun axonen basaal door de benige cribriforme plaat om samen te smelten tot glomeruli in de bulbus olfactorius. Deze glomeruli zijn de plaats van synapsen tussen OSN's en stroomafwaartse neuronen. Onderliggende OSN's, neuronale voorlopercellen, bolvormige basale cellen genaamd, vullen OSN's voortdurend aan terwijl ze sterven3 na directe blootstelling aan milieu-beledigingen zoals gifstoffen in de lucht, ziekteverwekkers en fysiek trauma. Globose basale cellen zijn afgeleid van een reservepool van multipotente horizontale basale cellen 4,5, die zich het meest basaal bevinden en aanhangen aan de basale lamina van benige uitsteeksels die neusschelpen worden genoemd. De neusschelpen zijn kronkelig, waardoor de OE moeilijk te scheiden en te homogeniseren is. Bovendien is de OE omgeven door botten van de schedel, waardoor de toegang tot het gebied moeilijk is en traditioneel een tijdrovende procedure vereist.
Eerdere studies vertrouwden op een verlengde papaïne-incubatie om het olfactorische epitheel uit het bot 6,7,8,9,10 vrij te maken, wat de stroomafwaartse verwerking van de eencellige suspensie verder kan vertragen. Omdat afschuiving van OSN-axonen apoptose11 veroorzaakt, is het absoluut noodzakelijk om de hoeveelheid tijd van weefselextractie tot preparatie van de cDNA-bibliotheek te minimaliseren. Bovendien bemoeilijken de architectuur van de OE en zijn projecties naar de bulbus olfactorius de extractie van intacte cellen voor succesvolle eencellige RNA-sequencing. Gelukkig is single-nucleus RNA-sequencing (snRNA-seq) naar voren gekomen als een krachtig hulpmiddel voor het profileren van cellen met behoud van de distributie van het celtype, met name in weefsels waar dissociatie van één cel moeilijk of onpraktisch is12,13.
Hoewel een aantal onderzoeken 6,7,8,10,14,15 eencellige sequencing van de OE van de muis hebben uitgevoerd, biedt geen enkele een gedetailleerde dissectieprocedure die is geoptimaliseerd voor consistente en doelmatige weefselverzameling, wat nodig is gezien de kwetsbaarheid van de OE en omhulling door verschillende botten van de schedel. Bovendien zijn de bestaande dissectiegidsen16 gericht op het behoud van de anatomische structuur in plaats van op snelheid, wat leidt tot mogelijk lange dissectietijden. Omdat een doelmatige weefselpreparatie essentieel is om RNA-afbraak te minimaliseren en de kwaliteit van geprepareerde kernente maximaliseren 17,18, is een geoptimaliseerd protocol voor de snelle dissectie en homogenisatie van muizen OE in een suspensie met één kern voor gebruik in verschillende stroomafwaartse toepassingen gerechtvaardigd.
Dit protocol (Figuur 1) presenteert een gestroomlijnde methode die is ontworpen om deze uitdagingen te overwinnen, waardoor de snelle dissectie van de muizenOE en een efficiënte dissociatie van het weefsel mogelijk zijn met het oog op het isoleren van kernen. Deze benadering maakt hoogwaardige single-nucleus sequencingmogelijk 19, wat een betrouwbare techniek biedt voor het onderzoeken van de moleculaire onderbouwing van olfactorische biologie.

Figuur 1: Anatomie van de relevante hechtingen en botten van de schedel van de C57BL/6 muis en representatieve dwarsdoorsnede van het reukepitheel. (A) De hechtingen van de schedel hebben een kleurcode. Hechtingen hebben aan de ene kant van de schedel een kleurcode, terwijl de andere kant ongemarkeerd is gelaten ter referentie (links). Namen van de hechtingen dienovereenkomstig kleurgecodeerd (rechts). (B) Botten van de schedel met een kleurcode. Botten hebben aan de ene kant van de schedel een kleurcode, terwijl de andere kant niet is gemarkeerd ter referentie (links). Namen van de botten dienovereenkomstig gecodeerd (rechts). (C) Dwarsdoorsnede van het centrale deel van de OE (ontleed volgens de in dit artikel beschreven methode) met neusschelpen met aan één kant een kleurcode en links ongemarkeerd ter referentie (links). Namen van de gevisualiseerde neusschelpen (rechts). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle dierproeven in deze studie zijn goedgekeurd door en uitgevoerd in overeenstemming met het Baylor College of Medicine IACUC. Vrouwelijke C57BL/6J (JAX:000664) muizen werden gebruikt. Details van de reagentia en apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel.
1. Dissectie van het olfactorisch epitheel

Figuur 2: Techniek voor snelle dissectie van het reukepitheel. (A) De kop van de muis na het verwijderen van het omringende zachte weefsel. (B) Kleurgecodeerde geleiders voor incisies in het schedelgewelf. (C) Verschijning na incisies in het schedelgewelf. (D) Verwijdering van het eerste halfrond van het schedelgewelf samen met het deel van de baan dat grenst aan het reukepitheel. (E) Verwijdering van het contralaterale deel van het schedelgewelf samen met de hersenen. (F) Het hoofd na verwijdering van de hersenen en het schedelgewelf. (G) Verwijdering van het voorste voorste bot en de achterste premaxilla, na incisie bij de frontomaxillaire hechting. (H) Verwijdering van de neusbeenderen. (I) Zwarte cirkels markeren gebieden met resterend premaxillair bot dat optioneel kan worden verwijderd. (J) Plaatsing van een tang voor het verwijderen van intact reukepitheel. (K) Trek naar achteren om het reukepitheel vrij te maken. (L) Totale afgifte van het reukepitheel. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2. Dissociatie van het olfactorisch epitheel en isolatie met één kern

Figuur 3: Dissociatie van olfactorisch epitheel en isolatie met één kern. Na dissectie wordt het reukepitheel mechanisch en chemisch gedissocieerd. Het lysaat wordt vervolgens gefilterd door een zeef van 70 μm, gespoeld met 1x PBS en gedurende 5 minuten gecentrifugeerd bij 500 × g . De pellet wordt opnieuw gesuspendeerd in 1x PBS voordat hij wordt gefilterd door een zeef van 30 μm. De resulterende kernsuspensie is beschikbaar voor verschillende downstream sequencing-toepassingen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Om een anatomische context te bieden voor dissectie en analyse, werden de hechtingen en botten van de C57BL/6-muizenschedel, evenals het centrale deel van het reukepitheel (OE), gevisualiseerd en voorzien van een kleurcode (Figuur 1). De ene kant van elke afbeelding werd geannoteerd om relevante hechtingen, botten en neusschelpen te markeren, terwijl de andere kant ongemarkeerd bleef voor referentie. De OE-doorsnede werd opgesteld volgens vastgestelde protoc...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De hier beschreven procedure maakt de consistente verwijdering van een intacte OE mogelijk na intracardiale 1x PBS-perfusie. Dit betekent een opmerkelijke verbetering in snelheid in vergelijking met eerdere methoden16 en is van bijzonder belang gezien het feit dat OSN's beginnen te degenereren na axotomie2, wat gebeurt tijdens het verwijderen van de hersenen.
Zorgvuldige verwijdering van de frontale, premaxillair...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat dit onderzoek is uitgevoerd zonder enige commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.
De auteurs willen graag de Single Cell Genomics Core van het Baylor College of Medicine erkennen. Dit project werd ondersteund door de Cytometry and Cell Sorting Core van het Baylor College of Medicine met financiering van de NIH (P30 AI036211, P30 CA125123 en SS10 RR024574) en de deskundige hulp van Joel M. Sederstrom. Dit project werd gedeeltelijk gefinancierd door de NIH/NICHD [P50HD103555], de NIH/NINDS [5R01NS078294] en de NIH/NIA [5F30AG076265]. Figuur 3 is gemaakt in BioRender. https://BioRender.com/5418352.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 15 mL Centrifuge Tube | Celltreat | 229411 | |
| Bone Nipper | Fine Science Tools | 16102-11 | |
| Bonn Miniature Iris Scissors | Miltex | 18-1392 | |
| Bovine Serum Albumin Solution | Sigma-Aldrich | A1595 | |
| Dumont #3 Forceps | Fine Science Tools | 11231-30 | |
| Female C57BL/6J mice | The Jackson Laboratory | JAX:000664 | |
| gentleMACS C tubes | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
| gentleMACS Octo Dissociator | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
| MACS SmartStrainers 30 um | Miltenyi Biotec | 130-098-458 | |
| MACS SmartStrainers 70 um | Miltenyi Biotec | 130-098-462 | |
| Micro Friedman-Pearson Rongeurs | Fine Science Tools | 16220-14 | |
| Nuclei Extraction Buffer | Miltenyi Biotec | 130-128-024 | |
| Phosphate-Buffered Saline (PBS), 1x zonder calcium en magnesium, PH 7,4 ± 0,1 | Corning | 21-040-CV | |
| Protector RNAse Inhibitor | Millipore Sigma | 3335402001 | |
| Sorvall Legend XTR Gekoelde Centrifuge | Thermo Scientific | 50119927-5 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen