A amostra utilizada para esse protocolo fez parte do Estudo de Músculo, Mobilidade e Envelhecimento (SOMMA)15, que foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Western IRB-Copernicus Group (WCG) e foi realizado de acordo com a Declaração de Helsinque. Os participantes forneceram consentimento informado por escrito para sua participação no estudo.
NOTA: Este protocolo é adaptado de um protocolo anterior usando 100 mg de tecido adiposo subcutâneo abdominal humano em uma plataforma baseada em nanopoços16. O protocolo atual é otimizado para 50 mg de IMAT humano e preparação de biblioteca usando uma plataforma baseada em gotículas. Pode ser necessária uma otimização adicional deste protocolo para isolamentos de núcleos de IMAT não humano ou outros depósitos adiposos.
1. Preparação de tampões e reagentes (Tabela 1 e Tabela 2)
NOTA: Prepare os tampões frescos no dia do experimento e não reutilize.
- Pré-arrefecer uma centrífuga a 4 °C.
- Prepare o tampão de homogeneização e o meio de isolamento dos núcleos.
- Obtenha dois baldes de gelo e pré-resfrie 2 tubos cônicos de 15 mL.
- Misture todos os reagentes para o tampão de homogeneização (HB) em um tubo cônico de 15 mL na ordem listada na Tabela 1. Mantenha no gelo. Misture por vórtice.
- Misture todos os reagentes para o meio de isolamento de núcleos (como secundário) num tubo cónico de 15 ml na lista ordenada do quadro 2. Mantenha no gelo. Misture por vórtice.
- Prepare 10% de Triton-X adicionando 100 μL de Triton X-100 a 900 μL de água livre de nuclease. Vórtice para garantir a mistura adequada. Manter à temperatura ambiente (RT).
| Reagente | Volume (μL) | Concentração final (mM) |
| 1x | 2x |
| 1 M MgCl2 | 10 | 20 | 5 |
| Tampão Tris de 1 M, pH 8,0 | 20 | 40 | 10 |
| 2 M KCl | 25 | 50 | 25 |
| 1,5 M Sacarose (-4oC) | 334 | 668 | 250 |
| 1mM TDT | 2 | 4 | 0,001 (~1 μM) |
| 100x inibidor de protease | 20 | 40 | 1x |
| Superasina 20 U/μL | 40 | 80 | 0,4 U/μL |
| Água livre de nuclease | 1549 | 3098 | - |
| Total Volume | 2000 | 4000 | - |
Tabela 1: Tampão de homogeneização (HB). Mantenha no gelo. Misture por vórtice.
| Reagente | Volume (μL) | Concentração final (mM) |
| 1x | 2x |
| EDTA | 0.4 | 0.8 | 0.1 |
| Inibidor de RNAse de Ribolock (40U/μL) | 40 | 80 | 0,8 U/μL |
| 1% BSA-PBS (-/-) | 1959.6 | 3919.2 | - |
| Total Volume | 2000 | 4000 | - |
Tabela 2: Meio de isolamento de núcleos (como secundário). Mantenha no gelo. Misture por vórtice.
2. Pulverização de tecido congelado (Figura 2A)
- Configure a estação de trabalho para homogeneização.
- Encher o recipiente com azoto líquido (LN2).
CUIDADO: ao trabalhar com LN2, use sempre óculos de proteção e luvas criogênicas.
- Obtenha 2 pilões, 1 pilão, 1 espátula de microcolher, 1 polo de vidro e 1 pilão de aço inoxidável para o pompão automático.
- Configure o regulador automático.
- Encha um copo com gelo e pré-resfrie o copo dounce.
- Encha os 2 almofarizes (contendo o pilão e a espátula) com LN2 para resfriar os instrumentos. Deixe o LN2 evaporar e repita.
- Enquanto os instrumentos estão esfriando, adicione 1 mL de HB ao copo de vidro.
- Encha ambas as argamassas com LN2 uma última vez e despeje a amostra de IMAT de 50 mg em uma das argamassas.
- Pulverize o IMAT usando o pilão, pressionando-o suavemente sobre o pedaço de tecido para quebrá-lo em pedaços pequenos. Certifique-se de que todas as peças estejam pulverizadas.
- O LN2 evaporará lentamente enquanto pulveriza o tecido. Quando o tecido estiver devidamente pulverizado e ainda restar 1/4 - 1/2 de uma argamassa de LN2 , incline a argamassa em direção à borda da argamassa para coletar o tecido pulverizado pela borda. Deixe o LN2 evaporar completamente.
- Imediatamente após a evaporação do último LN2 , coloque o tecido pulverizado no copo contendo 1 mL de HB.
3. Homogeneização do tecido pulverizado
- Homogeneizar o tecido pulverizado usando o douncer automático. Traga o dounce de vidro para cima e para baixo no pilão de aço inoxidável por 10 golpes na direção para frente, seguidos por 10 golpes na direção reversa.
- Certifique-se de que a solução esteja turva após a homogeneização e não contenha pedaços visíveis de tecido. Uma cor rosa claro é frequentemente esperada devido à contaminação com o tecido muscular.
- Transfira o homogeneizado para um tubo pré-resfriado de 1,7 mL de baixa ligação no gelo.
- Use 400 μL de HB para enxaguar o dounce para garantir que todo o material seja transferido e adicione-o ao tubo.
NOTA: Duas amostras podem ser processadas por vez. Para fazer isso, dobre a quantidade de HB e NIM. Pulverizar e homogeneizar uma amostra de tecido e, imediatamente a seguir, pulverizar e homogeneizar a segunda amostra de tecido para poder executar as etapas de isolamento e limpeza em paralelo.
4. Isolamento e limpeza de núcleos (Figura 2B)
- Adicione 14 μL de Triton-X (10%) ao homogenato para uma concentração de 0,1%.
- Mantenha o tubo no gelo e no escuro por 10-15 min enquanto vórtice a cada 3 min.
- Pré-umedeça um filtro de células de 100 μm e um filtro de células de 40 μm (por amostra) com 100 μL de RT DPBS para cada um em um tubo cônico de 50 mL.
- Filtrar o homogeneizado através do filtro de células de 100 μm.
- Enxágue o tubo de 1,7 mL com 400 μL de HB e filtre através do filtro de células de 100 μm.
- Em seguida, filtre a solução através do filtro de células de 40 μm.
- Transfira uma quantidade igual de solução para dois tubos pré-resfriados de 1,7 mL de baixa ligação, correspondendo a ~ 900 μL em cada tubo.
- Centrifugue os tubos durante 10 min a 2700 x g a 4 °C. Deve haver um pequeno pellet visível após a centrifugação.
- Remova e descarte a camada lipídica superior e o sobrenadante restante, deixando ~ 50 μL de solução do primeiro tubo.
- Repita para o segundo tubo.
- Ressuspenda completamente o pellet no primeiro tubo, pipetando suavemente para cima e para baixo 20x e transfira para um novo tubo de baixa ligação de 1,7 mL. Evite criar bolhas.
- Repita este procedimento para o segundo tubo e transfira a solução ressuspensa para o mesmo tubo.
- Adicione 500 μL de NIM e misture com pipetagem.
- Centrifugar o tubo com uma balança a 1000 x g durante 10 min a 4 °C.
- Remova o sobrenadante, deixando ~ 50 μL, e pipete suavemente para cima e para baixo até que o pellet seja ressuspenso. Opcionalmente, transfira o pellet ressuspenso para um novo tubo limpo se algum lipídio restante permanecer na lateral do tubo.
- Adicione 200 μL de NIM e misture por pipetagem.
5. Coloração e contagem de núcleos (Figura 2C e Figura 3)
NOTA: Para facilitar a contagem, configure um protocolo de 'contagem de núcleos' em um contador de células automatizado, pois o ajuste do campo claro e dos canais DAPI pode afetar muito a contagem. Ajuste os canais para que apenas os núcleos e não os detritos sejam capturados. Certifique-se de que o canal de campo claro marque apenas 'objetos' que também tenham uma coloração DAPI.
- Adicione 1 gota da solução de coloração de células vivas e deixe no escuro, no gelo, por 15 min.
- Filtrar a solução através de um filtro de células de 30 μm.
- Misturar a solução de núcleos por pipetagem e adicionar 10 μl da solução a uma lâmina de câmara de contagem de células.
- Conte os núcleos usando um contador de células automatizado.
NOTA: A concentração ideal é de 1000 núcleos/μL correspondendo a 1,0 x 106/mL.- Certifique-se de que não haja aglomerados de núcleos, pois isso pode entupir o chip para gerar gotículas de núcleos únicos (Figura 3).
- Se a concentração de núcleos não for alta o suficiente, gire a solução a 1000 x g por 10 min a 4 ° C para obter um pellet, remova o sobrenadante e ressuspenda em um volume menor.
- Se o grau de detritos na solução for alto, ressuspenda a solução de núcleos em um volume maior de NIM (ou seja, 1 mL) e filtre novamente através de um filtro de células de 30 μm. Em seguida, gire para baixo a 1000 x g por 10 min a 4 ° C e ressuspenda em volume apropriado em relação à concentração de núcleos.
- Após obter a concentração dos núcleos, prossiga diretamente para a primeira etapa da preparação da biblioteca.

Figura 3: Coloração de núcleos isolados. Imagem do contador de células de núcleos corados com NucBlue/DAPI (imagem à esquerda) e a imagem de campo claro correspondente (imagem à direita). A presença de pequenas quantidades de detritos é evidente na imagem de campo brilhante. O contador de células automatizado usado aqui não tem a opção de incluir barras de escala. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
6. Parâmetros de preparação e sequenciamento da biblioteca
- Consulte um protocolo completo para preparação de bibliotecas usando a abordagem de núcleos únicos baseada em gotículas disponível na página do provedor17.
- Apontar para uma recuperação de núcleos alvo de 10.000. No entanto, para amostras com alto nível de detritos ou núcleos frágeis, seria esperado um número menor de núcleos recuperados.
- Armazene as amostras a 4°C por até 72 h após a etapa 2.3. no protocolo de preparação da biblioteca para combinar o processamento de mais amostras em paralelo. Faça isso processando duas amostras até a etapa 2.3 em dois dias consecutivos e, no terceiro dia, processe as 4 amostras juntas da etapa 3 em diante no protocolo de preparação da biblioteca.
- Parâmetros de sequenciamento: Sequência em uma plataforma de sequenciamento visando 50.000 leituras de extremidade emparelhada por núcleo.
NOTA: Os dados apresentados neste protocolo foram sequenciados na plataforma NovaSeq 6000, visando 50.000 leituras de extremidade emparelhada por núcleo.

Figura 2: Fluxo de trabalho do protocolo. Ilustração esquemática do fluxo de trabalho nas etapas 2 e 3 (A), (B) etapa 4 e (C) etapa 5 do protocolo. A figura foi criada com BioRender.com. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
7. Tratamento e análise de dados
NOTA: Neste protocolo, alguns dos softwares recomendados e pacotes R usados para processar os dados de sequenciamento resultantes são brevemente introduzidos, com foco nas etapas após o pré-processamento inicial (Tabela 3). Este estudo fornece métricas gerais de controle de qualidade (CQ) e um exemplo de aproximação e projeção de variedades uniformes (UMAP) na Figura 4. No entanto, uma descrição detalhada da análise bioinformática está fora do escopo deste protocolo. Portanto, os leitores podem consultar a recente revisão sobre as melhores práticas para análise de célula única por Heumos et al.18.
- Pré-processamento de dados de sequenciamento
- Mapeie as leituras de núcleos individuais para o genoma de referência humano GRCh38.
- Inclua leituras de íntrons na contagem.
- Execute o controle de qualidade e a filtragem dos dados usando o pacote Seurat R 19.
- Calcule uma pontuação de complexidade celular dividindo o número log(10) de genes detectados pelo número log(10) de leituras detectadas.
- Trace as métricas de CQ mais importantes usando um histograma ou gráfico de violino, incluindo o número de genes detectados por núcleo, porcentagem de leitura mitocondrial e pontuação de complexidade celular.
- Filtre núcleos com menos de 200 ou mais de 10.000 genes por núcleo, mais de 10% de leituras mitocondriais e uma pontuação de complexidade abaixo de 0,8.
- Normalize os dados e execute a redução da dimensionalidade.
- Use a função SCTransform do Seurat para normalizar os dados usando recursos de variáveis 2000.
- Agrupe dados usando as seguintes funções do pacote Seurat R : RunPCA, FindNeighbors, FindClusters e RunUMAP.
- Plote um UMAP para visualizar o agrupamento dos dados.
- Filtre os dupletos previstos usando o pacote DoubletFinder R 20 e reagrupe os dados.
- Anote clusters usando marcadores genéticos conhecidos dos tipos de células que se espera estarem presentes no tecido (abordagem supervisionada) ou com base nos 5 principais genes diferencialmente expressos entre os clusters (abordagem não supervisionada).
- Use decontX21para determinar o grau de contaminação do RNA ambiente e ajustar a matriz de expressão gênica para o RNA ambiente.
- Inclua a matriz genética bruta como plano de fundo.
- Salve o objeto Seurat para exploração futura dos dados.
NOTA: O código para análise de CQ e agrupamento está disponível no Arquivo Suplementar 1.
| Pacotes de software/R usados no fluxo de trabalho de dados | Software/pacotes alternativos | Etapa de processamento |
| CellRanger | STARsolo, kallisto | Corte, alinhamento, mapeamento |
| Seurat | SingleCellExperiment, Cellranger | CQ, análise e exploração de dados |
| DoubletFinder | scds, scdblFinder, Scrublet | Detecção de dupletos |
| DecontX | SoupX, CellBender | Ajuste de RNA ambiente |
Tabela 3: Software/ferramentas para fluxo de trabalho de dados.