Bu makale, tek çekirdekli RNA dizilimi amacıyla murin koku alma epitelinin diseksiyonu ve dissosiyasyonu için kolaylaştırılmış bir protokol sağlar.
Yöntem makalesi
Bu makale, tek çekirdekli RNA dizilimi amacıyla murin koku alma epitelinin diseksiyonu ve dissosiyasyonu için kolaylaştırılmış bir protokol sağlar.
Murin koku alma epiteli, koku alma sisteminin ilk giriş noktasıdır ve koku alma duyu nöronlarını, bunların yenileyici progenitörlerini ve destek hücrelerini içeren çeşitli hücre tiplerini barındırır. Koku alma duyusal nöronları, kimyasal koku maddelerini nöral sinyallere dönüştürür, ancak bu hücrelerin nasıl geliştiği ve döndüğünün, koku soğancısı ile sinapslar oluşturduğunun ve koku reseptörlerini nasıl düzenlediğinin altında yatan mekanizmalar yoğun çalışma alanları olmaya devam etmektedir. Burun boşluğunun dorsal tarafında yer alan koku alma epiteli, konkalar olarak bilinen karmaşık kemikli yapılara yapışır. Bu anatomi, özellikle canlı tek hücreli süspansiyonların hazırlanması bağlamında, ekstraksiyonu ve ayrışması için benzersiz zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Tek hücreli süspansiyon protokolleri genellikle hücre canlılığını vurgulayabilen ve / veya kütüphane hazırlığını geciktirebilen hazırlık adımlarını (örneğin, papain ayrışması, FACS) içerdiğinden, doku ekstraksiyon süresini en aza indirmek çok önemlidir. Bu makale, koku alma epitelinin hızlı diseksiyonu için aerodinamik bir yöntem ve yüksek kaliteli tek çekirdekli süspansiyonlar oluşturmak için bir protokol sunmaktadır.
Murin koku alma epiteli (OE), koku alma sisteminin önemli bir bileşenidir ve koku verici sinyalleri tespit etmekten ve merkezi sinir sistemine iletmekten sorumludur. En yüzeysel tabakası, bir mukoza tabakası ile kaplı ve destekleyici sustentaküler ve mikrovillar hücreler 1,2 ile çevrili koku alma duyu nöronlarının koku algılayan kirpiklerini içerir. OSN'ler bipolardır, kirpiklerini mukus tabakası içinde bir kafes oluşturmak için apikal olarak uzatır ve aksonlarını temel olarak koku alma ampulü içindeki glomerüllere birleşmek için kemikli kribriform plaka boyunca uzatır. Bu glomerüller, OSN'ler ve aşağı akış nöronları arasındaki sinaps bölgesidir. Altta yatan OSN'ler, küresel bazal hücreler olarak adlandırılan nöronal progenitör hücreler, havadaki toksinler, patojenler ve fiziksel travma gibi çevresel hakaretlere doğrudan maruz kaldıktan sonraöldüklerinde 3 OSN'leri sürekli olarak yeniler. Küresel bazal hücreler, en bazal olarak bulunan ve nazal konkalar adı verilen kemikli çıkıntıların bazal laminasına yapışık olan multipotent yatay bazal hücrelerin 4,5 rezerv havuzundan türetilir. Burun konkaları kıvrımlıdır ve OE'nin ayrılmasını ve homojenize edilmesini zorlaştırır. Ayrıca, OE kafatasının kemikleri ile çevrilidir, bu da bölgeye erişimi zorlaştırır ve geleneksel olarak zaman yoğun bir prosedür gerektirir.
Önceki çalışmalar, koku alma epitelinikemik 6,7,8,9,10'dan serbest bırakmak için genişletilmiş bir papain inkübasyonuna dayanıyordu, bu da tek hücreli süspansiyonun aşağı akış işlemesini daha da geciktirebilir. OSN aksonlarının kesilmesi apoptoz11'i tetiklediğinden, doku ekstraksiyonundan cDNA kütüphanesinin hazırlanmasına kadar geçen süreyi en aza indirmek zorunludur. Ayrıca, OE'nin mimarisi ve koku soğancığına yaptığı projeksiyonlar, başarılı tek hücreli RNA dizilimi için sağlam hücrelerin ekstraksiyonunu zorlaştırır. Neyse ki, tek çekirdekli RNA dizilimi (snRNA-dizilimi), özellikle tek hücre ayrışmasının zor veya pratik olmadığı dokularda, hücre tipi dağılımını korurken hücrelerin profilini çıkarmak için güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır12,13.
Bir dizi çalışma 6,7,8,10,14,15 fare OE'sinin tek hücreli dizilimini gerçekleştirmiş olsa da, hiçbiri OE'nin kırılganlığı ve kafatasının çeşitli kemikleri tarafından kaplanması göz önüne alındığında gerekli olan tutarlı ve uygun doku toplama için optimize edilmiş ayrıntılı bir diseksiyon prosedürü sunmamaktadır. Ek olarak, mevcut diseksiyon kılavuzları16 hızdan ziyade anatomik yapıyı korumaya odaklanmıştır ve bu da potansiyel olarak uzun diseksiyon sürelerine yol açmaktadır. RNA bozulmasını en aza indirmek ve hazırlanan çekirdeklerin17,18 kalitesini en üst düzeye çıkarmak için uygun doku hazırlığı gerekli olduğundan, murin OE'nin çeşitli aşağı akış uygulamalarında kullanılmak üzere tek çekirdekli bir süspansiyona hızlı diseksiyonu ve homojenizasyonu için optimize edilmiş bir protokol garanti edilir.
Bu protokol (Şekil 1), bu zorlukların üstesinden gelmek için tasarlanmış, murin OE'nin hızlı bir şekilde diseksiyonunu ve çekirdeği izole etmek amacıyla dokunun verimli bir şekilde ayrışmasını sağlayan aerodinamik bir yöntem sunar. Bu yaklaşım, koku alma biyolojisinin moleküler temellerini araştırmak için güvenilir bir teknik sağlayan yüksek kaliteli tek çekirdekli dizilemeyi19 kolaylaştırır.

Şekil 1: C57BL/6 fare kafatasının ilgili dikişlerinin ve kemiklerinin anatomisi ve koku alma epitelinin temsili kesiti. (A) Kafatasının dikişleri renk kodludur. Dikişler kafatasının bir tarafında renk kodludur, diğer tarafı ise referans için işaretlenmeden bırakılır (solda). Dikişlerin isimleri buna göre renk kodludur (sağda). (B) Kafatasının kemikleri renk kodlu. Kemikler kafatasının bir tarafında renk kodludur, diğer tarafı ise referans için işaretlenmeden bırakılmıştır (solda). Kemiklerin isimleri buna göre renk kodludur (sağda). (C) OE'nin orta kısmının enine kesiti (bu makalede açıklanan yöntem kullanılarak diseseke edilmiştir), bir tarafta renk kodlu konkalar ve referans için sol üst kısım işaretlenmemiş (solda). Görselleştirilmiş konkaların adları (sağda). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmadaki tüm hayvan deneyleri, Baylor Tıp Fakültesi IACUC tarafından onaylanmış ve uygun olarak yürütülmüştür. Dişi C57BL/6J (JAX:000664) fareler kullanıldı. Reaktiflerin ve ekipmanın ayrıntıları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Koku alma epitel diseksiyonu

Şekil 2: Koku alma epitelinin hızlı diseksiyonu için teknik. (A) Çevredeki yumuşak dokunun çıkarılmasını takiben fare kafası. (B) Kraniyal tonoz insizyonları için renk kodlu kılavuzlar. (C) Kraniyal tonoz insizyonlarını takiben görünüm. (D) Koku alma epiteline bitişik yörünge kısmı ile birlikte kraniyal tonozun ilk yarım küresinin çıkarılması. (E) Beyin ile birlikte kraniyal tonozun kontralateral kısmının çıkarılması. (F) Beynin ve kafatası tonozunun çıkarılmasını takiben baş. (G) Frontomaksiller sütürde insizyon sonrasında en ön-frontal kemiğin ve posterior premaksillanın çıkarılması. (H) Burun kemiklerinin çıkarılması. (I) Siyah daireler, isteğe bağlı olarak çıkarılabilen rezidüel premaksiller kemik alanlarını vurgular. (J) Sağlam koku alma epitelinin çıkarılması için forsepslerin yerleştirilmesi. (K) Koku alma epitelini serbest bırakmak için arkaya doğru çekin. (L) Koku alma epitelinin tamamen serbest bırakılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
2. Koku alma epitel ayrışması ve tek çekirdek izolasyonu

Şekil 3: Koku alma epitel ayrışması ve tek çekirdekli izolasyon iş akışı. Diseksiyonu takiben, koku alma epiteli mekanik ve kimyasal olarak ayrışır. Lizat daha sonra 70 μm'lik bir süzgeçten süzülür, 1x PBS ile durulanır ve 500 × g'da 5 dakika santrifüjlenir. Pelet, 30 μm'lik bir süzgeçten süzülmeden önce 1x PBS'de yeniden süspanse edilir. Elde edilen çekirdek süspansiyonu, çeşitli aşağı akış dizileme uygulamaları için kullanılabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Diseksiyon ve analiz için anatomik bağlam sağlamak amacıyla, C57BL/6 fare kafatasının dikişleri ve kemikleri ile koku alma epitelinin (OE) merkezi kısmı görselleştirildi ve renk kodlandı (Şekil 1). Her görüntünün bir tarafı, ilgili dikişleri, kemikleri ve konkaları vurgulamak için açıklama eklenirken, diğer taraf referans için işaretlenmeden bırakıldı. OE kesiti, belirlenen protokoller20'ye göre hazırlandı ve konka tanımlaması, önceki anatomik karakterizasyonlara
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada açıklanan prosedür, intrakardiyak 1x PBS perfüzyonunu takiben sağlam bir OE'nin tutarlı bir şekilde çıkarılmasını sağlar. Bu, önceki yöntemlere16 kıyasla hızda kayda değer bir gelişmeyi temsil eder ve OSN'lerin beynin çıkarılması sırasında meydana gelen akdotomi2'yi takiben dejenere olmaya başladığı göz önüne alındığında özellikle önemlidir.
Frontal, premaksiller ve nazal kemiklerin dikkatli bir şekilde çı...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar, bu araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişkinin yokluğunda yapıldığını beyan etmektedir.
Yazarlar, Baylor Tıp Fakültesi'nin Tek Hücreli Genomik Çekirdeğini kabul etmek istiyor. Bu proje, NIH (P30 AI036211, P30 CA125123 ve SS10 RR024574) finansmanı ve Joel M. Sederstrom'un uzman yardımı ile Baylor Tıp Fakültesi'ndeki Sitometri ve Hücre Sıralama Çekirdeği tarafından desteklenmiştir. Bu proje kısmen NIH/NICHD [P50HD103555], NIH/NINDS [5R01NS078294] ve NIH/NIA [5F30AG076265] tarafından finanse edilmiştir. Şekil 3 BioRender'da oluşturulmuştur. https://BioRender.com/5418352.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 15 mL Santrifüj Tüpü | Hücre tedavisi | 229411 | |
| Kemik Nipper | Güzel Bilim Araçları | 16102-11 | |
| Bonn Miniature Iris Makası | Miltex | 18-1392 | |
| Sığır Serumu Albümin Solüsyonu | Sigma-Aldrich | A1595 Serisi | |
| Dumont #3 Forseps | Güzel Bilim Araçları | 11231-30 | |
| Dişi C57BL/6J fareler | Jackson Laboratuvarı | JAX:000664 | |
| gentleMACS C tüpler | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | |
| gentleMACS Octo Dissosiyatör | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
| MACS SmartSüzgeçler 30 um | Miltenyi Biotec | 130-098-458 | |
| MACS SmartSüzgeçler 70 um | Miltenyi Biotec | 130-098-462 | |
| Mikro Friedman-Pearson Rongeurs | Güzel Bilim Araçları | 16220-14 | |
| Çekirdek Ekstraksiyon Tamponu | Miltenyi Biotec | 130-128-024 | |
| Fosfat Tamponlu Salin (PBS), 1x kalsiyum ve magnezyum içermez, PH 7.4 ± 0.1 | Corning | 21-040-CV | |
| Koruyucu RNAse İnhibitörü | Millipore Sigma | 3335402001 | |
| Sorvall Legend XTR Soğutmalı Santrifüj | Termo Bilimsel | 50119927-5 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste