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Forrando o lúmen dos vasos sanguíneos, as células endoteliais (CE) são reguladores cruciais do tom vascular e da perfusão tecidual. Os CES são notáveis em sua capacidade de reagir ao ambiente extracelular e adaptar-se às mudanças na dinâmica e composição do fluxo sanguíneo. Essas respostas dinâmicas são mediadas através de uma rede de eventos de sinalização intracelular, incluindo modulações transcricionais e pós-transcricionais com resolução spatio-temporal. A desregulação dessas respostas está implicada em muitas patologias, incluindo, mas não se limitando a doenças cardiovasculares, diabetes e câncer 1,2.
Uma grande proporção de estudos faz uso de linhas celulares ou modelos animais para interrogar o transcriptome ce. A primeira é uma ferramenta útil, dada a relativa facilidade de uso e a barata. No entanto, a cultura serial pode introduzir alterações fenotípicas nas CE, como características fibroblásticas e falta de polarização, desconectando-as de seu estado in vivo 3. As células primárias, por exemplo, a veia umbilical humana EC (HUVEC) têm sido uma escolha popular desde a década de 1980, mas são derivadas de um leito vascular de desenvolvimento que não existe em adultos, portanto improvável de representar plenamente CEs maduros. Os animais, especialmente os modelos de camundongos, representam melhor o ambiente fisiológico ou fisioterápico das CE e permitem o interrogatório de transcritos como resultado da perturbação genética. As ECs de Murine podem ser isoladas de vários tecidos, incluindo os tecidos de aorta, pulmões e adiposos usando procedimentos baseados em enzimas 4,5,6,7. No entanto, as células isoladas não podem ser usadas para múltiplas passagens, a menos que transformadas6 e muitas vezes são limitadas em número, o que requer a junção de vários animais 5,8,9.
O advento de novas tecnologias explorando a arquitetura de embarcações a nível transcriptômico, particularmente com resolução unicelular, possibilitou uma nova era de biologia endotelial ao revelar novas funções e propriedades das CE 5,10,11,12,13,14. Um rico recurso construído pelos investigadores de Tabula Muris coletou perfis transcriômicos unicelulares de 100.000 células, incluindo CEs em 20 diferentes órgãos murinos15, que revelaram genes de marcadores EC comuns e assinaturas transcriômicas únicas com diferenças interetos intra-tecidos 5,13. No entanto, há diferenças claras entre camundongos e humanos no genoma, epigenome e transcriptome, especialmente nas regiões não codificadoras 16,17,18. Essas desvantagens supracitadas enfatizam a importância da análise das CES utilizando amostras humanas para obter um perfil fiel das CE em seu estado natal em saúde e doença.
A maioria dos métodos de isolamento da CE depende da dissociação física através da homogeneização, corte fino e picar o tecido antes da incubação com enzimas proteolíticas para tempos diferentes. As enzimas e condições também variam consideravelmente entre os tipos de tecido, da trippsina à colagem, utilizadas sozinhas ou em combinação 19,20,21. Mais enriquecimento ou purificação à base de anticorpos são frequentemente incluídos para aumentar a pureza das CE. Tipicamente, anticorpos contra marcadores de membrana CE, por exemplo, CD144 e CD31 são conjugados a contas magnéticas e adicionados à suspensão celular22,23. Tal estratégia pode ser geralmente adaptada para o isolamento da CE a partir de múltiplos tecidos humanos e de camundongos, incluindo as técnicas introduzidas neste protocolo.
Em seu estado natal, as CE interagem com vários tipos de células e podem existir em nichos vasculares onde a proximidade celular é crucial para a função. Embora estudos de sequenciamento de RNA unicelular e uni nuclear (scRNA e snRNA-seq) tenham sido primordiais para os recentes avanços na descrição da heterogeneidade ce, o processo de dissociação interrompe o contexto tecidual e o contato celular, que também são importantes para entender a biologia da CE. Desenvolvido em 2012 e nomeado Método do Ano em 202024, o perfil de transcriptome espacial tem sido utilizado para traçar o perfil da expressão genética global, mantendo as características espaciais em vários tecidos, incluindo cérebro25, tumor26 e tecido adiposo27. As tecnologias podem ser direcionadas, utilizando sondas especializadas específicas para sequências específicas de RNA ligadas a reagentes de afinidade ou tags fluorescentes, detectando genes selecionados na resolução subcelular 28,29,30,31. Eles também podem ser nãoalvos 32,33, tipicamente usando oligonucleotídeos espacialmente barrados para capturar RNA, que juntos são convertidos em cDNA para posterior preparação da biblioteca seq e, portanto, tem a vantagem de deduzir a expressão genética de tecido inteiro de forma imparcial. No entanto, a resolução espacial não é atualmente alcançada em um único nível celular com tecnologias comercialmente disponíveis. Isso pode ser superado até certo ponto com a integração de dados com dados scRNA-seq, permitindo, em última análise, o mapeamento de transcriptome unicelular em um contexto complexo de tecido, mantendo suas informações espaciais originais34.
Aqui, um fluxo de trabalho é descrito para traçar o perfil de transcriptome CE utilizando artéria mesentérica superior humana, uma artéria periférica que tem sido usada para estudar vasodilatação, remodelação vascular, estresse oxidativo e inflamação 35,36,37. Duas técnicas são descritas: 1) para isolar e enriquecer as CEs da intimação dos vasos sanguíneos que combinam dissociação mecânica e digestão enzimática adequada para sequenciamento de transcrição unicelular ou cultura in vitro subsequente; 2) preparar seções arteriais para o perfil do transcriptome espacial (Figura 1). Essas duas técnicas podem ser realizadas de forma independente ou complementar para traçar CEs e suas células circundantes. Além disso, este fluxo de trabalho pode ser adaptado para uso em qualquer artéria média ou grande.