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.
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.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение