Атеросклеротическое сердечно-сосудистое заболевание (ASCVD) является ведущей в мире причиной смерти и инвалидности, и несмотря на значительные терапевтические достижения, их нагрузка остаётсянеизменной 1. Атеросклероз — это хроническое воспалительное заболевание стенки артерии, вызванное сложными и динамическими взаимодействиями между различными популяциями клеток, которые вместе координируют тихое развитие от раннего субклинического заболевания к судьбо-сосудистым(CV) событиям.
В средних и крупных артериях накопление холестериновых отложений в макрофагах является отличительной чертой атеросклероза3. Атеросклеротическая бляшка состоит из жирных кислот, холестерина, воспалительных клеток, кальция, фибрина, гладкомышечных клеток, эндотелиальных клеток и клеточных остатков внутрисубэндотелия 4. Атеросклеротические бляшки делятся на два типа: низкорисковые и высокого риска. Бляшки высокого риска определяются своей склонностью вызывать последующее сердечно-сосудистое событие, обычно через такие механизмы, как эрозия бляшек или разрыв5.
Характеристики бляшек с высоким риском включают крупные липидные ядра, несколько воспалительных клеток, меньшее количество гладкомышечных клеток, тонкую волокнистую шапочку, микрокальцификацию, кровоизлияние внутри бляшек, неососуды и некротическоеядро 6. Обнаружение бляшек высокого риска проводится клинически с использованием неинвазивных и инвазивных методов визуализации, а именно коронарной компьютерной томографии (CCTA) и оптической когерентной томографии (OCT) соответственно 7,8. Несмотря на многочисленные достижения в области сердечно-сосудистой визуализации, по-прежнему сложно предсказать разрыв атеросклеротической бляшки, вызывающей инфаркт миокарда (МИ), и это не всегда полезно в клиническихусловиях 9.
Несмотря на десятилетия исследований, нам всё ещё не хватает надёжных циркулирующих биомаркеров, способных точно определить фенотипы бляшек с высоким риском, что оставляет критический пробел в клиническом лечении атеросклероза. Это подчёркивает необходимость молекулярных стратегий, которые могут характеризуть эти бляшки на более фундаментальном биологическомуровне 7,10. В этом контексте маркеры на основе РНК привлекли значительное внимание, поскольку они могут фиксировать сложную транскрипционную активность, происходящую в микросредебляшек 11. Недавние достижения в секвенировании одноклеточных РНК (scRNA-seq) оказались особенно эффективными, обеспечив беспрецедентное разрешение для профилирования отдельных клеток внутри атеросклеротических бляшек и выявления различных популяций клеток, паттернов экспрессии генов и молекулярных путей, лежащих в основе уязвимостибляшек 12,13. Несмотря на эти достижения, мало сведений о регуляторных процессах, взаимодействиях и функциональной важности различных типов клеток, участвующих в развитииатеросклероза 14.
Когда атеросклеротическая нагрузка выражена и рассеяна, хирургическая реваскуляризация становится окончательной стратегией лечения. Коронарная эндартерэктомия (КЭ) — это хирургическое дополнение к операции шунтирования коронарных артерий (АКШ), при котором атеросклеротический бляшок механически удаляется из диффузно больных коронарных артерий для проведения шунтирования и полной реваскуляризации миокарда15,16. Атеросклеротические бляшки и образцы эндартеректомии особенно сложны в работе, поскольку содержат обильное количество некротической ткани, липидных отложений, фибринов и кальцификации. Когда эти ткани разлагаются для анализа, они образуют значительный мусор, закупоряющий фильтры и микрофлюидные системы, что делает выделение жизнеспособных отдельных клеток чрезвычайнозатруднительным. Фактически, одно исследование сонного бляшек показало, что жизнеспособные клетки составляют менее 1% всех частиц после обработки тканей; Остальное — это просто обломки18-й таблички.
Усугубляя эту проблему, атеросклеротические бляшки находятся в состоянии хронического метаболического и окислительного стресса, когда клетки, подвергающиеся апоптозу, старению и другим дегенеративным процессам, делают мембраны клетки всё более хрупкими и подверженными разрушениям, что делает выделение жизнеспособных отдельных клеток чрезвычайносложным 18,19,20 . Механическое и ферментативное переваривание, необходимое для подготовки образцов к scRNA-seq, часто повреждает эти уже скомпрометированные клетки, что ещё больше снижает жизнеспособность и приводит к низким показателям захвата клеток. Этот процесс также склонен к селективной потере хрупких или редких клеточных популяций, что вносит значительное искажение как в транскриптомические данные, так и в типы клеток, представленные в итоговых результатах. Эта проблема становится ещё более выраженной в кальцифицированных или сильно больных бляшек, где жёсткие условия обработки, необходимые для разрушения ткани, наносят дополнительный ущерб жизнеспособностиклеток 18,21,22.
В отличие от этого, ядро остаётся структурно целым даже при таких неблагоприятныхусловиях 23. Это в первую очередь связано с ядерной оболочкой — двойным липидным бислоем, усиленным ядерными ламинами (Lamin A/C и Lamin B), который обеспечивает механическую жёсткость и устойчивость к осмотическим, ферментативным и физическим нагрузкам, легко нарушающим плазматическуюмембрану 24,25. Ядерная пластинка также сохраняет ядерную морфологию, даже если окружающая цитоплазма сильноповреждена 26. Это делает секвенирование одноядерной РНК (snRNA-seq) более практичной и надёжной альтернативой секвенированию одноклеточной РНК (scRNA-seq) для профилирования атеросклеротическойткани 27. Захватывая транскрипционную информацию из целостных ядер, а не целых клеток, snRNA-seq обходит ограничения, наложенные низкой жизнеспособностью клеток и высоким содержанием мусора, что позволяет более точно и всесторонне провести транскриптомическое профилирование микросредыбляшек 18.
Поэтому в этом исследовании мы представляем оптимизированный протокол изоляции ядер, специально разработанный для коронарной эндартеректомии, включающий лизис на основе неионных детергентов и эмпирически скорректированную продолжительность лизиса на основе степени кальцификации тканей, чтобы стабильно получать высококачественные ядра с сохраненной структурной и РНК-целостностью, подходящие для дальнейшего анализа snRNA-seq.