В этом протоколе описана процедура быстрой диссоциации образцов опухолей человека и мыши для секвенирования РНК одиночных клеток.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этом протоколе описана процедура быстрой диссоциации образцов опухолей человека и мыши для секвенирования РНК одиночных клеток.
Образцы опухолей человека содержат множество информации об их микроокружении и иммунном репертуаре. Эффективная диссоциация образцов тканей человека в жизнеспособные клеточные суспензии является необходимым входом для конвейера секвенирования РНК одиночных клеток (scRNAseq). В отличие от подходов к объемному секвенированию РНК, scRNAseq позволяет нам сделать вывод о транскрипционной гетерогенности в образцах опухолей на уровне отдельных клеток. Внедрение этого подхода в последние годы привело ко многим открытиям, таким как идентификация иммунных и опухолевых клеточных состояний и программ, связанных с клиническими ответами на иммунотерапию и другие виды лечения. Кроме того, одноклеточные технологии, применяемые к диссоциированным тканям, могут быть использованы для идентификации доступных областей хроматина, Т- и В-клеточного рецепторного репертуара, а также экспрессии белков с использованием антител со штрих-кодом ДНК (CITEseq).
Жизнеспособность и качество диссоциированного образца являются критическими переменными при использовании этих технологий, поскольку они могут существенно повлиять на перекрестное загрязнение отдельных клеток окружающей РНК, качество данных и интерпретацию. Более того, длительные протоколы диссоциации могут привести к элиминации чувствительных клеточных популяций и повышению сигнатуры гена реакции на стресс. Чтобы преодолеть эти ограничения, мы разработали протокол быстрой универсальной диссоциации, который был валидирован на нескольких типах опухолей человека и мышей. Процесс начинается с механической и ферментативной диссоциации, за которой следует фильтрация, лизис эритроцитов и обогащение живых мертвецов, пригодных для образцов с низким содержанием клеток (например, биопсия ядра иглой). Этот протокол обеспечивает чистую и жизнеспособную одноклеточную суспензию, имеющую первостепенное значение для успешного создания гелевых эмульсий (GEMs), штрих-кодирования и секвенирования.
Несмотря на то, что многие достижения в исследованиях рака привели к разработке и одобрению FDA препаратов, нацеленных на ингибиторные рецепторы, экспрессируемые на иммунных и опухолевых клетках, известных как ингибиторы блокады контрольных точек, устойчивость к терапии и выявление механизмов, которые стимулируют реакцию пациента, остаются сложной задачей. Сложная задача характеристики гетерогенности опухоли по ее молекулярному разнообразию и сложному взаимодействию между опухолевыми клетками и иммунным микроокружением требует новых подходов к анализу этой сложной экосистемы с разрешением для одной клетки. Понимание молекулярных сложностей в опухолях и их микроокружении имеет решающее значение для продвижения терапевтических стратегий и расшифровки сложной биологии, лежащей в основе прогрессирования рака2. Секвенирование РНК одиночных клеток (scRNA-seq) становится все более популярным, поскольку оно обеспечивает анализ отдельных клеток с высоким разрешением в сложных образцах опухолей 3,4.
Гетерогенность опухолей, охватывающая генетические, эпигенетические и фенотипические различия, представляет собой проблему для раскрытия тонкостей биологиирака. Традиционные методы массового секвенирования РНК имеют тенденцию скрывать уникальные профили экспрессии и фенотипы гетерогенных клеточных популяций, присутствующих в опухолях, поскольку эти методы усредняютсигналы по целым клеточным популяциям. В отличие от этого, scRNA-seq позволяет препарировать отдельные типы клеток, выявляя различные экспрессии генов, паттерны репрессии и клеточные состояния, которые в противном случае были бы упущены из виду 4,6. Предпосылка scRNA-seq заключается в его способности расшифровывать генетические и молекулярные сигнатуры отдельных клеток, что открывает огромные перспективы в открытии новых методов лечениярака.
Расшифровывая профили экспрессии генов опухолевых клеток и окружающих стромальных и иммунных клеток, исследователи могут идентифицировать новые терапевтические мишени и разработать стратегии точной генетической медицины, адаптированные к индивидуальнымпациентам. Кроме того, анализ иммунного репертуара в опухолевом микроокружении позволяет получить важнейшее представление о взаимодействии между опухолевыми клетками и иммунными эффекторами, прокладывая путь к иммунотерапевтическимвмешательствам. Несмотря на достижения в использовании scRNAseq на клинических образцах, некоторые проблемы на этапах обработки могут нанести ущерб целостности РНК клетки, жизнеспособности и качеству генерируемых данных. Кроме того, обработка тканей с низкой жизнеспособностью клеток может повышать уровни окружающей РНК в каплях, образующихся при инкапсуляции отдельных клеток, что приводит к перекрестному загрязнению и неправильной аннотации типов клеток, в то время как длительные протоколы диссоциации, выполняемые при 37 °C, могут привести к повышению сигнатуры гена реакции на стресс в нескольких типах клеток 8,9. 10.
Поэтапная процедура (рис. 1A), описанная в данном протоколе, начинается с быстрой механической и ферментативной диссоциации опухолей с последующей фильтрацией и удалением мертвых клеток, в зависимости от жизнеспособности каждого образца опухоли. В настоящее время эта процедура верифицирована на образцах опухолей меланомы11, толстой кишки12, плоскоклеточного рака головы и шеи13, опухолей поджелудочной железы и легких (неопубликованные данные). Эти методы обеспечивают получение высококачественных жизнеспособных клеточных суспензий, имеющих решающее значение для последующих анализов14. В частности, удаление эритроцитов, лишенных синтезированной РНК, становится обязательным условием для очистки образца15. Последующая оценка количества клеток и элиминация мертвых клеток служат предпосылкой для успешного получения 10-кратной гелевой эмульсии (GEM) Genomics Gel, штрих-кодирования и увеличения восстановления транскриптов и секвенированных клеток без риска исключения чувствительных популяций (например, нейтрофилов и эпителиальных клеток)16. Эти шаги имеют основополагающее значение для раскрытия потенциала анализа разрешения одиночных клеток в образцахопухолей 9,10, выявления новых профилей экспрессии генов и иммунных сигнатур, необходимых для проведения инновационных терапевтических вмешательств, а также выявления новых уязвимостей опухолей.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Это исследование соответствовало всем институциональным рекомендациям по забору образцов тканей человека. От пациентов было получено информированное согласие, а идентифицируемые данные образцов были анонимизированы. Образцы собираются в операционной, помещаются в раствор RPMI, физиологического раствора или PBS и подтверждаются на злокачественность в отделении патологии перед использованием в исследованиях. Все шаги, за исключением случаев, когда указано указание, должны выполняться при температуре 4 °C или на льду. Работа внутри биозащитного колпака при обработке тканей человека. Подробную информацию обо всех материалах, реагентах и инструментах, используемых в этом протоколе, см. в Таблице материалов .
1. Получение образца
2. Механическое и ферментативное пищеварение
3. Фильтрация образцов
4. Лизис эритроцитов
5. Подсчет ячеек
6. Удаление мертвых клеток - Набор 1
ПРИМЕЧАНИЕ: Работайте внутри колпака биобезопасности при использовании реагентов для удаления мертвых клеток, так как они могут легко загрязниться.
7. Удаление мертвых клеток - Набор 2
ПРИМЕЧАНИЕ: Работайте внутри биозащитного колпака при использовании реагентов набора.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Была получена биопсия меланомы во взвешенном состоянии в RPMI и немедленно помещена на лед. Образец переносили в микроцентрифужную пробирку объемом 1,5 мл, содержащую 420 мкл RPMI и ферментов для разложения, измельчали на мелкие кусочки с помощью ножниц и подвергали последующему ферментативному разложению в течение 15 мин в вертикально расположенном термомиксере при температуре 37 °C (рис. 1). После разложения образец фильтровали через стерильный одноразовый фильтр толщиной 50 мкм, а фильтр ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этот протокол описывает диссоциацию образцов опухолей человека или мыши в одиночную клеточную суспензию для секвенирования скРНК с использованием микрофлюидной системы 10x Genomics. При обработке тканей, которые часто происходят из редких видов рака или являются частью текущих клинических испытаний или длительных экспериментов по мышиным опухолям, образец должен быть оптимально и бережно сохранен между всеми этапами. Все шаги следует проводить быстро на льду или при 4 °C для сохранения профилей нативной клеточной РНК и п...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
М.С-Ф. получал финансирование от Bristol Myers-Squibb, Istari Oncology и был консультантом Galvazine Therapeutics.
Это исследование было поддержано Фондом медицинских исследований Адельсона (AMRF), Альянсом по исследованию меланомы (MRA) и U54CA224068. Рисунки 1, 4 и 5 были созданы с помощью BioRender.com.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1x PBS | Corning | 21-040-CV | |
| 10 мл серологическая пипетка | Corning | 357551 | |
| 1000 μ L наконечники для пипеток с низким удержанием | Rainin | 30389213 | |
| 1000 μ L широкие наконечники для пипеток с низким удержанием | Rainin | 30389218 | |
| 1000 μ L наконечники для пипеток | Rainin | 30389212 | |
| 10x Магнитный сепаратор | 10x Genomics | 120250 | |
| 15 мл конические трубки | Corning | 430052 | |
| 2 мл аспирационный пипетка | Corning | 357558 | |
| 20 μ L наконечники для пипеток с низким удержанием | Rainin | 30389226 | |
| 20 μ L наконечники для пипеток | Rainin | 30389225 | |
| 200 μ L наконечники для пипеток низкого удержания | Rainin | 30389240 | |
| 200 μ L наконечники для пипеток | Rainin | 30389239 | |
| 50 мл Полипропиленовая коническая трубка | Falcon | 352098 | |
| 60 x 15 мм Чашка для культуры тканей | Falcon | 353004 | |
| ACK Лизирующий буфер | Gibco | A10492-1 | |
| BD 1 мл шприц | Becton, Dickinson and Company | 3090659 | |
| Bright-Line Гемоцитометр | Hausser Scientific | 551660 | |
| Раствор хлорида кальция | Sigma Aldrich | 2115-100ML | |
| Cell Ranger | 10x Genomics | N/A | https://www.10xgenomics.com/support/software/cell-ranger/latest |
| Слайды для подсчета клеток для счетчика клеток TC20 | Bio-Rad | 1450015 | |
| CellTrics 30μ m стерильные одноразовые фильтры | Sysmex | 04-004-2326 | |
| CellTrics 50μ m стерильные одноразовые фильтры | Sysmex | 04-004-2327 | |
| Набор для удаления мертвых клеток | Miltenyi Biotec | 130-090-101 | Магазин при -20 ° C; набор 2 |
| Щипцы для препарирования, Fine Tip | VWR | 82027-386 | |
| DNA LoBind Микроцентрифужные пробирки, 1,5 мл | Eppendorf | 22431021 | |
| EasySepTM Dead Cell Removal (Annexin V) Kit | STEMCELL Technologies | 17899 | Хранить при 4 ° C; Комплект 1 |
| Центрифуга Eppendorf 5425R | Eppendorf | 5406000640 | |
| Центрифуга Eppendorf 5910R | Eppendorf | 2231000657 | |
| Eppendorf Easypet 3 Электронный контроллер пипеток | Eppendorf | EP4430000018 | |
| Термомиксер Eppendorf F1.5 Модель 5384 | Eppendorf | EP5384000012 | |
| FBS | Gibco | 26140-079 | Хранить при 4 °deg; C, использование в биологической вытяжке |
| Немецкие нержавеющие ножницы | Fine Science Tools | 14568-12 | |
| Leica Dmi1 Микроскоп | Leica Microsystems | 454793 | |
| Колонна LS | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| MACS Мультистенд | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Pipet-Lite LTS Пипетка L-1000XLS+ | Rainin | 17014382 | |
| Пипетка Pipet-Lite LTS L-200XLS+ | Rainin | 17014391 | |
| Пипетка Pipet-Lite LTS L-20XLS+ | Магнит Rainin | 17014392 | |
| Quadro MACS | Miltenyi Biotec | 130-091-051 | |
| RPMI Medium 1640 (1x) | Gibco | 21870-076 | Хранить при 4 ° C |
| TempAssure 0,2 мл ПЦР 8-пробирочные полоски | США Scientific | 1402-4700 | |
| Трипановый синий краситель 0,4% | Thermo Fisher Scientific | T10282 | |
| Набор для диссоциации опухолей, Human | Miltenyi Biotec | 130-095-929 | Хранить при -20 ° C, приготовьте ферменты в соответствии с инструкциями к набору: Восстановите лиофилизированный фермент H во флаконе объемом 3 мл RPMI 1640 Восстановите лиофилизированный фермент R во 2,7 мл RPMI 1640 Восстановите лиофилизированный фермент A во флаконе с 1 мл буфера A, входящего в комплект. |
| Набор для диссоциации опухолей, мышь | Miltenyi Biotec | 130-096-730 | Магазин в -20 градусов; C, приготовьте ферменты в соответствии с инструкциями к набору: Восстановите лиофилизированный флакон фермента D в 3 мл RPMI 1640 Восстановите лиофилизированный флакон фермента R в 2,7 мл RPMI 1640 Восстановите лиофилизированный флакон фермента А в 1 мл буфера A, входящего в комплект. |
| Ультрачистая дистиллированная вода | Invitrogen | 10977-015 | хранить при 4 °deg; С |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.