Этот протокол описывает процесс секвенирования одноклеточной РНК для анализа инфильтрации иммунных клеток и специфичных для клеточных транскрипционных различий между ганглиоарными и аганглионарными сегментами толстой кишки при болезни Хиршпрунга.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Этот протокол описывает процесс секвенирования одноклеточной РНК для анализа инфильтрации иммунных клеток и специфичных для клеточных транскрипционных различий между ганглиоарными и аганглионарными сегментами толстой кишки при болезни Хиршпрунга.
Болезнь Хиршшпрунга (HSCR) — это врождённое заболевание кишечной моторики, характеризующееся отсутствием энтерических нейронов в дистальной части кишечника. По сравнению с секвенированием объёмной РНК, секвенирование одноклеточной РНК (scRNA-seq) позволяет профилировать экспрессию генов на уровне отдельных клеток, разрешая клеточную гетерогенность, которая маскируется в анализах по усредненному популяции. Был создан стандартизированный рабочий процесс scRNA-seq для характеристики транскрипционного ландшафта ганглионных и аганглионных сегментов у пациентов с HSCR. Были собраны ткани толстой кишки, а также проведено окрашивание гематоксилином и эозином для выявления ганглионных и аганглионных областей. Ткани ферментативно и механически диссоциировались на одноклеточные суспензии, после чего проводилась фильтрация, оценка жизнеспособности и создание библиотек одноклеточных транскриптомов. Библиотеки, проходившие контроль качества, секвенировались, а сырые данные обрабатывались для количественной оценки клеток и фильтрации качества с целью удаления ячеек низкого качества и технических артефактов. После нормализации и уменьшения размерности клетки кластеризовались и аннотировались на основе установленных маркерных генов. Последующие анализы сравнивали состав типов клеток между ганглиоарными и аганглионными тканями и выявили дифференциально экспрессированные гены в ключевых подгруппах иммунных клеток. Результаты выявляют существенные различия в иммунной микросреде между ганглионными и аганглионными сегментами в HSCR.
Болезнь Хиршпрунга (HSCR) — одно из самых распространённых врождённых нарушений кишечной моторики, с частотой примерно 1 из 5 000 живорождённых в мире1. Заболевание возникает из-за неспособности клеток кишечного гребня кишечника (ENCC) мигрировать в дистальный кишечник на эмбриональной неделе 5–12, что приводит к отсутствию кишечных ганглиев в поражённыхсегментах 2. В результате аганглионный сегмент демонстрирует устойчивое спастическое сокращение и нарушенную перистальтику, что приводит к проксимальной кишечной дилатации. Клинически это проявляется как функциональная обструкция, вызывающая запор, вздутие живота и рвоту, и может быть опасно для жизни в тяжёлых случаях. Хирургическая резекция аганглионного сегмента остаётся основным методом лечения HSCR; однако значительная часть пациентов сталкивается с послеоперационными осложнениями, включая запоры, энтероколит и загрязнение кала, что значительно снижает качествожизни 3. Кроме того, после обширной резекции кишечника может возникнуть синдром короткого кишечника, что приводит к нарушению усвоения питательных веществ и усугублению клинических трудностей в лечении. Поэтому выявление основных механизмов HSCR и выявление новых терапевтических целей остаются критически актуальными клиническими потребностями.
В последние годы секвенирование одноклеточной РНК (scRNA-seq) широко применяется для изучения молекулярных механизмов, связанных с заболеваниями. В отличие от традиционного секвенирования объёмной РНК, scRNA-seq позволяет анализировать экспрессию генов с разрешением одной клетки, что позволяет выявлять клеточную гетерогенность и редкие субпопуляции, скрытые в массовоманализе 4. В результате scRNA-seq стал мощным инструментом для анализа клеточной гетерогенности и межклеточной коммуникации, продвигая исследования в биологии имедицине 5. Этот подход выявил новые патогенные механизмы и терапевтические мишени при сложных заболеваниях, включая болезньАльцгеймера 6,ревматоидный артрит 7,рак лёгких 8 и диабет2 типа 9.
В этом исследовании scRNA-seq применялся для характеристики транскрипционного ландшафта иммунных клеток и паттернов инфильтрации в ганглионосных и аганглионных тканях толстой кишки у пациентов с HSCR. Рабочий процесс включал три основных этапа: подготовку и оценку качества суспензий отдельных клеток, создание 3′-одноклеточных библиотек РНК-секвенсий и дальнейший биоинформатический анализ. Образцы тканей сразу после резекции сохранялись в специализированном растворе для сохранения одной клетки и ферментативно диссоциированы в одноклеточные суспензии в течение 48 часов. Жизнеспособность клеток превышала 80%, а конечная концентрация клеток была скорректирована до 700–1 500 клеток/мкл до подготовки к библиотеке. Была сравнивана инфильтрация иммунных клеток между ганглионарными и аганглионными сегментами, а также выявлены субпопуляции иммунных клеток с выраженными транскрипционными различиями. Эти анализы выявляют иммунноклеточные изменения, связанные с патологией толстой кишки при HSCR.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Это исследование было одобрено Институциональным этическим комитетом аффилированной больницы Медицинского университета Цзуньи (одобрение No KYLL-2024-030). Исследование соответствует Хельсинкской декларации. Информированное согласие (устное и письменное) было получено от всех участников и их опекунов. В таблице 1 представлена информация о пациентах с HSCR.
Собирайте ткани колонки, включая ганглиоарные и аганглионные сегменты, у пациентов с HSCR, диагностированных и проходящих операцию в отделении детской хирургии Аффилированной больницы Медицинского университета Зуньи. Включите ганглиозные и аганглионные сегменты от двух мужчин с HSCR. Подробная клиническая информация приведена в Таблице 1. Все реагенты, химикаты, оборудование и программное обеспечение перечислены в Таблице материалов.
1. Окрашивание гематоксилином и эозином
2. Секвенирование одноклеточной РНК
3. Утилизация отходов
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Окрашивание гематоксилином и эозином (HE) (Рисунок 1) выявило явные гистологические различия между ганглионными и аганглионными сегментами. По сравнению с ганглионными сегментами, аганглионные сегменты демонстрировали усиленное слизистое отшелушивание, заметное уменьшение количества кубковых клеток и подслизистых нейронов, а также размытые границы между слизистым и мышечным слоями. В подгруппе срезов сохранение тканей было неоптимальным, с частичным отслоени...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Секвенирование одноклеточной РНК применялось для профилирования транскрипционных особенностей хирургически удаленных тканей толстой кишки (ганглиозных и аганглионных сегментов) у пациентов с болезньюХиршпрунга 4,5. Особое внимание уделялось стратегии диссоциации тканей, поскольку параметры диссоциации влияют на восстановление клеток, представление типа клеток и целостность РНК. Ферментативные условия пищеварения были оптимизирова...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Гуйчжоуским проектом науки и технологий (Гуйчжоу Научно-технологическое сотрудничество — Фонд — ZK — [2024] General 344) (к Х.Ф. Яну) и Контрактом на проект Zunyi (Научно-техническое сотрудничество) (Zunyi Science and Technology Cooperation HZ (2023) No (к Ю. Цюй).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Пчелиный воск | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 8012-89-3 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/8012-89-3 |
| Пчелиный воск | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 8012-89-3 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/8012-89-3 |
| Бычий сывороточный альбумин | Термофишер | 30066575 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/30066575? SID=srch-srp-30066575 |
| Бычий сывороточный альбумин | Термофишер | 30066575 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/30066575? SID=srch-srp-30066575 |
| CellTypist | Н/Д | NA | http://celltypist.org/tutorials/onlineguide |
| CellTypist | Н/Д | NA | http://celltypist.org/tutorials/onlineguide |
| Пакет профайлера кластера | Биопроводник | v4.8.1 | https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterProfiler.html |
| Пакет профайлера кластера | Биопроводник | v4.8.1 | https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterProfiler.html |
| Коллагеназа II | Термофишер | 17101015 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/17101015? SID=srch-srp-17101015 |
| Коллагеназа II | Термофишер | 17101015 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/17101015? SID=srch-srp-17101015 |
| Стекло на обложке | CITOTEST | 80340-0130 | https://cn.citotest.com/pd40971476.html |
| Стекло на обложке | CITOTEST | 80340-0130 | https://cn.citotest.com/pd40971476.html |
| Одноразовый клинок микротома | Feather | S-35 | https://www.feather.co.jp/en/m_Products/pathology01.html |
| Одноразовый клинок микротома | Feather | S-35 | https://www.feather.co.jp/en/m_Products/pathology01.html |
| DNase I | Термофишер | 18047019 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/18047019? SID=srch-srp-18047019 |
| DNase I | Термофишер | 18047019 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/18047019? SID=srch-srp-18047019 |
| Сушильная печь | БОРУК | DHG-9140A | http://www.shboruike.com/sys-pd/84.html |
| Сушильная печь | БОРУК | DHG-9140A | http://www.shboruike.com/sys-pd/84.html |
| Дульбекко s Модифицированный Eagle Medium | Термофишер | 12491015 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/12491015 |
| Дульбекко s Модифицированный Eagle Medium | Термофишер | 12491015 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/12491015 |
| Этиловый спирт | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10009218 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10009218 |
| Этиловый спирт | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10009218 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10009218 |
| Сыворотка плода крупного рогатого скота | Термофишер | A5669801 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/A5669801 |
| Сыворотка плода крупного рогатого скота | Термофишер | A5669801 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/A5669801 |
| Набор для окрашивания гематоксилина и эозина | Beyotime | C0105S | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& код=C0105S |
| Набор для окрашивания гематоксилина и эозина | Beyotime | C0105S | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& код=C0105S |
| Соляная кислота | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10011028 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10011028 |
| Соляная кислота | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10011028 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10011028 |
| Микроскопический слайд | CITOTEST | 80302-3111 | https://cn.citotest.com/pd530614548.html |
| Микроскопический слайд | CITOTEST | 80302-3111 | https://cn.citotest.com/pd530614548.html |
| Монтажная среда | Beyotime | C0173-100 мл | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& code=C0173-100ml |
| Монтажная среда | Beyotime | C0173-100 мл | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& code=C0173-100ml |
| Оптический микроскоп | Nikon | ЗАТЕМНЕНИЕ SI | https://www.microscope.healthcare.nikon.com/ja_JP/products/upright-microscopes/eclipse-si |
| Оптический микроскоп | Nikon | ЗАТЕМНЕНИЕ SI | https://www.microscope.healthcare.nikon.com/ja_JP/products/upright-microscopes/eclipse-si |
| Воск парафина | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 8002-74-2 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/8002-74-2 |
| Воск парафина | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 8002-74-2 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/8002-74-2 |
| Решение исправления параформальдегидов | Beyotime | P0099-3L | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& код=P0099-3L |
| Решение исправления параформальдегидов | Beyotime | P0099-3L | https://m.beyotime.com/mobilegoods.do?method=code& код=P0099-3L |
| Penicillin– стрептомицин | Термофишер | 15140122 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/15140122? SID=srch-srp-15140122 |
| Penicillin– стрептомицин | Термофишер | 15140122 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/15140122? SID=srch-srp-15140122 |
| Фосфатно-буферный физиологический раствор | Термофишер | 10010023 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/10010023 |
| Фосфатно-буферный физиологический раствор | Термофишер | 10010023 | https://www.thermofisher.cn/order/catalog/product/10010023 |
| Качественная фильтрационная бумага | Solarbio | YA0166 | https://www.solarbio.com |
| Качественная фильтрационная бумага | Solarbio | YA0166 | https://www.solarbio.com |
| Программный пакет R | R Foundation для статистических вычислений | v4.2.2 | https://www.r-project.org/ |
| Программный пакет R | R Foundation для статистических вычислений | v4.2.2 | https://www.r-project.org/ |
| Ротационный микротом | Leica | Leica RM2125 RTS | https://www.leicabiosystems.com/en-jp/histology-equipment/microtomes/histocore-biocut/ |
| Ротационный микротом | Leica | Leica RM2125 RTS | https://www.leicabiosystems.com/en-jp/histology-equipment/microtomes/histocore-biocut/ |
| Скэнпи | Развитые сообществами | v1.9.3 | https://scanpy.readthedocs.io/en/latest/?utm_source=chatgpt.com |
| Скэнпи | Развитые сообществами | v1.9.3 | https://scanpy.readthedocs.io/en/latest/?utm_source=chatgpt.com |
| Seurat | CRAN | v4.3.0 | https://cran.r-project.org/web/packages/Seurat/index.html |
| Seurat | CRAN | v4.3.0 | https://cran.r-project.org/web/packages/Seurat/index.html |
| Сушитель тканей | Wuhan Junjie Electronics Co., LTD | JT-12H | http://www.whjjbl.com/front/page/126495/product_id/46166.html |
| Сушитель тканей | Wuhan Junjie Electronics Co., LTD | JT-12H | http://www.whjjbl.com/front/page/126495/product_id/46166.html |
| Машина для вложения тканей | Wuhan Junjie Electronics Co., LTD | JB-L8 | http://www.whjjbl.com/front/page/126495/product_id/46064.html |
| Машина для вложения тканей | Wuhan Junjie Electronics Co., LTD | JB-L8 | http://www.whjjbl.com/front/page/126495/product_id/46064.html |
| Трипан синий | Solarbio | C0040 | https://www.solarbio.com/haveRegion?id=48&all=0&key=%20Trypan%20Blue |
| Трипан синий | Solarbio | C0040 | https://www.solarbio.com/haveRegion?id=48&all=0&key=%20Trypan%20Blue |
| Ксилол | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10023418 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10023418 |
| Ксилол | Sinopharm Chemical Reagent CO., Ltd. | 10023418 | https://www.reagent.com.cn/ProductSearch/10023418 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.