17 czerwca 2020
Celem tego protokołu jest zastosowanie zoptymalizowanego protokołu dysocjacji tkanek do mysiego modelu uszkodzenia rdzenia kręgowego i walidacja podejścia do analizy pojedynczych komórek za pomocą cytometrii przepływowej.
Protokół ten jest istotny, ponieważ wykorzystuje informacje biologiczne, aby ułatwić wytwarzanie zawiesiny pojedynczej komórki o wysokiej żywotności komórek. Główną zaletą tej techniki jest możliwość generowania zawiesin pojedynczych komórek, które zachowują wysoką żywotność komórek i odpowiednią reprezentację izolowanych typów komórek. Zabieg chirurgiczny zademonstruje Hussein Atta, pracownik mojego laboratorium.
Procedurę dysocjacji tkanek zademonstruje Ali Hashemi, a analiza FACS Yaser Heshmati. Po potwierdzeniu braku reakcji na odruch pedałowania u dorosłej myszy znieczulonej badaniem dotykowym należy dotknąć najbardziej widocznego wyrostka kolczystego w odcinku piersiowym kręgosłupa. Analgezja i antybiotyki są podawane przed zabiegiem chirurgicznym.
Ogol podłużny prostokąt z tyłu myszy od dolnej części szyi do tuż poniżej najbardziej widocznego wyrostka kolczystego i po jednym centymetrze z każdej strony linii środkowej. Zdezynfekuj odsłoniętą skórę trzykrotnie za pomocą sekwencyjnych chusteczek z 10% jodowidonem i 70% etanolem w okrężny sposób, zaczynając od miejsca nacięcia i kierując się na zewnątrz. Po ostatnim przetarciu przykryj mysz sterylnym kawałkiem gąbki z gazy o wymiarach cztery na cztery cale z okienkiem nad polem operacyjnym.
Aby wywołać uraz rdzenia kręgowego, najpierw wykonaj 1,5-centymetrowe nacięcie na środku pleców i użyj ostrej, sekcji, aby oddzielić mięśnie od wyrostków kolczystych i blaszek kręgów T9, T10 i T11. Użyj cienkich nożyczek, aby ostro podzielić więzadła międzykolcowe między T9 i T10 oraz T10 i T11 przed wykonaniem obustronnej laminektomii wyrostka kolczystego T10. Po całkowitym wycięciu blaszek użyj nożyczek, aby przeciąć rdzeń kręgowy.
Aby całkowicie przeciąć boczne kolumny, delikatnie przesuń końcówkę cienkich nożyczek po obu stronach. Użyj sterylnej bawełnianej końcówki, aby zatamować krwawienie. Po osiągnięciu homeostazy zamknij skórę ciągłymi szwami 7-0 polyglactin910 i podskórnie podaj jeden mililitr roztworu soli fizjologicznej, aby zapobiec pooperacyjnemu odwodnieniu, a następnie wróć do nowej klatki z monitorowaniem aż do pełnego leżenia.
Co 12 godzin, trzymając zwierzę jedną ręką i masując dolną część brzucha drugą, użyj palca wskazującego i kciuka, aby zlokalizować i delikatnie ścisnąć rozszerzony pęcherz moczowy, aby stymulować ręczne odciąganie pęcherza, aż zwierzę będzie w stanie samodzielnie oddać mocz. W celu dalszej analizy interesujących typów komórek pęcherza moczowego, w odpowiednim eksperymentalnym punkcie czasowym i po odpowiednim znieczuleniu zwierzęcia, należy wykonać laparotomię w linii środkowej od miednicy do przepony i odciąć przeponę od żeber. Podążając za granicą chrząstki kostnej równolegle do mostka, otwórz klatkę piersiową wzdłuż żeber po obu stronach zwierzęcia, zaczynając od przepony i przechodząc do pierwszego żebra.
Po zamocowaniu przedniej ściany klatki piersiowej nad głową zwierzęcia, za pomocą cienkich nożyczek odetnij osierdzie i podłącz igłę o rozmiarze 23 do aparatu perfuzyjnego. Włóż igłę do lewej komory i powoli wsuń igłę do aorty bez nakłuwania tkanki. Gdy igła jest na miejscu, rozpocznij infuzję tkanki PBS z prędkością 15 mililitrów na minutę i użyj końcówek cienkich nożyczek, aby szybko wykonać małe nacięcie w prawym przedsionku.
Gdy drenaż jest czysty i można zaobserwować rozjaśniony kolor wątroby, zatrzymaj perfuzję i uwolnij pęcherz z szypułek naczyniowych i cewki moczowej, a następnie umieść pęcherz w probówce mikrowirówkowej zawierającej lodowaty roztwór Tyrode. Aby przygotować zawiesinę jednokomórkową, po zebraniu wszystkich pęcherzy, należy rozerwać 1,5-mililitrową probówkę wirówkową zawierającą 100 mikrolitrów roztworu Tyrode'a. Po zważeniu zmiel pęcherze na 10-centymetrowej szalce Petriego zawierającej 100 mikrolitrów roztworu Tyrode'a i użyj końcówki pipety o szerokim otworze, aby przenieść fragmenty tkanek do 2,5 mililitra buforu trawiennego na pęcherz
.Inkubować tkankę przez 40 minut w temperaturze 37 stopni Celsjusza na mieszalniku nutatorowym i użyć pięciomililitrowej pipety do rozcierania próbki przez jedną minutę przed zebraniem zdysocjowanych komórek i tkanek przez odwirowanie. Ponownie zawiesić osad w jednym mililitrze roztworu do odrywania komórek i umieścić komórki w mikserze nutatora na dodatkowe 10 minut. Pod koniec inkubacji zebrać komórki za pomocą kolejnego wirowania i ponownie zawiesić osad w jednym mililitrze buforu do lizy krwinek czerwonych.
Po jednej minucie przerwij lizę z dodatkiem dziewięciu mililitrów PBS i przefiltruj komórki przez sitko o średnicy 70 mikrometrów do probówki o pojemności 50 mililitrów, a następnie ponownie odwiruj komórki i ponownie zawieś osad w 200 mikrolitrach buforu barwiącego uzupełnionego blokiem FC. Po 10-minutowej inkubacji na lodzie, zebrać komórki przez odwirowanie i ponownie zawiesić osad w odpowiedniej objętości głównej mieszaniny przeciwciał sprzężonych z fluoroforem przez 20 minut na lodzie chronionym przed światłem. Pod koniec inkubacji przemyć komórki jednym mililitrem buforu do barwienia komórek i ponownie zawiesić osad w 100 mikrolitrach świeżego buforu do barwienia komórek uzupełnionego pięcioma mikrolitrami FITC Aneksyny V i jednym mikrolitrem jodku propidyny.
Po 15 minutach w temperaturze pokojowej dodać 400 mikrolitrów buforu wiążącego aneksynę do komórek i wymieszać przez inwersję. Aby przeanalizować komórki za pomocą cytometrii przepływowej, najpierw użyj niebarwionej próbki komórek, aby ustawić parametry rozpraszania bocznego i przedniego komórek, a następnie zmierz emisję fluorescencji na głębokości 530 nanometrów i większej niż 575 nanometrów, aby wykluczyć martwe komórki. Użyj siatek na każdej plamie punktowej, aby zdefiniować populację ujemną w pierwszym rozpadzie i użyj kontrolek fluorescencja minus jeden, aby skorygować nakładanie się widma, aż ujemne i dodatnie pochodne populacji zostaną wyrównane.
Następnie zmierz 100 000 zdarzeń w komórkach za pomocą określonych markerów będących przedmiotem zainteresowania, tworząc w razie potrzeby bramki dla interesujących populacji komórek. Po uruchomieniu wszystkich próbek należy przeanalizować dane za pomocą odpowiedniego oprogramowania do analizy cytometrii przepływowej. Kolagen 1A1, kolagen 3A1, kolagen 1A2 i kolagen 6A1 to najliczniejsze typy kolagenu występujące w pęcherzu myszy.
Analiza mająca na celu określenie poziomów ekspresji mRNA kolagenu pierwszego, trzeciego, szóstego i hialuronianu ujawnia, że ekspresja tych składników macierzy zewnątrzkomórkowej jest bardziej rozpowszechniona w populacjach komórek mezenchymalnych niż w nabłonku dróg moczowych. Analiza cytometrii przepływowej wskazuje, że wiele różnych protokołów trawienia enzymatycznego daje wysoce żywotne populacje komórek, przy czym trzeci protokół trawienia zastosowany w tej analizie został uznany za najbardziej skuteczny w zachowaniu komórek. Stosując tę metodę, można uzyskać znaczny wzrost całkowitej liczby komórek wyizolowanych z pęcherzy myszy z uszkodzeniem rdzenia kręgowego w celu porównania go z pęcherzami kontrolnymi.
W porównaniu z grupą kontrolną, pęcherze moczowe zwierząt z urazem rdzenia kręgowego wykazują również znaczny wzrost komórek CD45-dodatnich. Krok 7.1 jest ważny dla identyfikacji populacji sercowej. Strategia bramkowania powinna być oparta na komórkach będących przedmiotem zainteresowania.
Pęcherze moczowe zwierząt SCI mają odrębną populację komórek. Protokół ten może być używany do sortowania komórek, pierwotnej hodowli komórek, sekwencjonowania pojedynczych komórek i innych procedur cząsteczkowych i komórkowych, które wymagają żywotnych pojedynczych komórek. Protokół ten zapewnia wysoką żywotność, a tym samym niską utratę populacji komórek, co jest kluczowym punktem dla technik analizy pojedynczych komórek, takich jak sekwencjonowanie RNA pojedynczej komórki.
Niniejszy protokół opisuje zoptymalizowaną metodę dysocjacji tkanek zastosowaną w mysim modelu uszkodzenia rdzenia kręgowego w celu analizy pojedynczych komórek przy użyciu cytometrii przepływowej. Technika ta ma istotne znaczenie dla uzyskania zawiesiny pojedynczych komórek o wysokiej żywotności, która precyzyjnie reprezentuje izolowane typy komórek.
Dysocjacja pojedynczych komórek o wysokiej żywotności z tkanki pęcherza moczowego myszy po urazie rdzenia kręgowego umożliwia precyzyjne profilowanie molekularne i komórkowe, które jest kluczowe dla wczesnego odkrywania i walidacji celów terapeutycznych. Niniejszy protokół wspiera rzetelną identyfikację odrębnych subpopulacji komórek, zwiększając pewność prognostyczną w modelach istotnych dla przebiegu choroby oraz pomagając w ograniczaniu ryzyka mechanistycznego w kluczowych punktach zwrotnych procesu rozwoju leku. Podejście to usprawnia podejmowanie decyzji dotyczących portfolio poprzez umożliwienie powtarzalnej, ilościowej analizy przebudowy tkanki oraz infiltracji immunologicznej.
Niniejszy protokół dysocjacji i analizy integruje etapy od wczesnego odkrywania po badania przedkliniczne, wspierając procesy takie jak walidacja celu, screening fenotypowy oraz identyfikacja biomarkerów translacyjnych.