Aterosklerotik kardiyovasküler hastalık (ASCVD), dünyanın önde gelen ölüm ve engellilik nedenidir ve büyük terapötik gelişmelere rağmen yükü azalmamıştır1. Ateroskleroz, çeşitli hücre popülasyonları arasındaki karmaşık ve dinamik etkileşimlerle tetiklenen ve erken subklinik hastalıktan hayatı değiştiren kardiyovasküler (CV) olaylarına sessiz ilerlemeyi organize eden arteral duvarın kronik bir inflamatuarhastalığıdır 2.
Orta ve büyük arterlerde, makrofajlarda kolesterol birikiminin birikimiateroskleroz 3'ün bir özelliğidir. Aterosklerotik plak, yağ asitleri, kolesterol, inflamatuar hücreler, kalsiyum, fibrin, düz kas hücreleri, endotel hücreleri ve subendotel 4 içindeki hücresel kalıntılardan oluşur. Aterosklerotik plaklar iki tipe ayrılır: düşük riskli ve yüksek riskli. Yüksek riskli plaklar, genellikle plak erozyonu veya yırtma gibi mekanizmalar yoluyla sonraki kardiyovasküler olayları tetiklemeeğilimleriyle tanımlanır.
Yüksek riskli plakların özellikleri arasında büyük lipid çekirdekleri, birkaç iltihap hücresi, daha az düz kas hücresi, ince lifli kapalı, mikrokalsifikasyon, plak içi kanama, neo damarlar ve nekrotik çekirdekbulunur 6. Yüksek riskli plakların tespiti, invaziv olmayan ve invaziv görüntüleme yöntemleri olan koroner bilgisayar tomografisi anjiyografi (CCTA) ve optik koherens tomografi (OCT) ile klinik olarakgerçekleştirilir; sırasıyla 7,8. Kardiyovasküler görüntülemede çok sayıda ilerleme olmasına rağmen, miyokard enfarktüsüne (MI) neden olan aterosklerotik plak yırtılmasını tahmin etmek hâlâ zordur ve klinik ortamlarda her zaman faydalıdeğildir 9.
Onlarca yıllık araştırmalara rağmen, yüksek riskli plak fenotiplerini özel olarak belirleyebilen güvenilir dolaşımda biyobelirteçlere hâlâ eksiklik var ve bu da aterosklerozun klinik yönetiminde kritik bir boşluk bırakıyor. Bu, bu plakları daha temel biyolojikseviyede karakterize edebilecek moleküler stratejilere olan ihtiyacı vurgulamaktadır 7,10. Bu bağlamda, RNA tabanlı belirteçler, plak mikro ortamında gerçekleşen karmaşık transkripsiyonel aktiviteyi yakalayabildikleri için önemli ilgigörmüştür. Tek hücreli RNA dizileme (scRNA-seq) konusundaki son gelişmeler özellikle güçlü olmuştur; aterosklerotik plaklar içindeki bireysel hücreleri profillemek ve plak açıklığının altında yatan farklı hücre popülasyonlarını, gen ifade desenlerini ve moleküler yolları ortaya çıkarmak için eşi benzeri görülmemiş bir çözüm sunmaktadır12,13. Bu gelişmelere rağmen, ateroskleroz gelişiminde rol oynayan çeşitli hücre tiplerinin düzenleyici süreçleri, etkileşimleri ve işlevsel önemi hakkında çok az bilgibulunmaktadır 14.
Aterosklerotik yük ağır ve yaygın olduğunda, cerrahi revaskülarizasiya kesin tedavi stratejisi haline gelir. Koroner endarterektomi (CE), koroner arter bypass grefti (CABG) cerrahisi için cerrahi bir ek yöntemdir ve burada aterosklerotik plak yaygın hastalıklı koroner arterlerden mekanik olarak alınarak bypass greftini mümkün kılır ve tam miyokardiyal revaskülarizasiyasağlanır 15,16. Aterosklerotik plaklar ve endarterektomi örnekleri, bol miktarda nekrotik doku, lipid birikintileri, fibrin ve kalsifikasyon içerdikleri için çalışmak özellikle zordur. Bu dokular analiz için parçalandığında, filtreleri ve mikrofluidik sistemleri tıkayan önemli bir kalıntı oluşturur ve canlı tek hücrelerin izolasyonunu son derecezorlaştırır 17,18. Aslında, bir karotis plak çalışması, canlı hücrelerin doku işlemeden sonra tüm parçacıkların %1'inden azını oluşturduğunu buldu; geri kalan ise sadece plaka enkazı18'di.
Bu zorluğu daha da artıran bir nokta, aterosklerotik plakların kronik metabolik ve oksidatif stres durumunda bulunmasıdır; burada hücreler apoptoz, yaşlanma ve diğer dejeneratif süreçlerden geçen hücreler hücre zarlarını giderek daha kırılgan ve bozulmaya açık hale getirir; bu da canlı tek hücrelerin izolasyonunu son derecezorlaştırır 18,19,20 . ScRNA-seq için örneklerin hazırlanmasında gereken mekanik ve enzimatik sindirim, zaten zayıf olan hücrelere zarar verir, bu da canlılığı daha da azaltır ve hücre yakalama oranlarının düşmesine yol açar. Bu süreç ayrıca, hassas veya nadir hücre popülasyonlarını seçici olarak kaybetme eğilimindedir ve bu da hem transkriptomik verilere hem de nihai sonuçlarda temsil edilen hücre tiplerine önemli bir önyargı getirir. Bu sorun, dokuyu parçalamak için gereken zorlu işleme koşullarının hücre canlılığına ek zarar verdiği kalsifleşmiş veya ağır hastalıklı plaklarda daha da belirginhale gelir 18,21,22.
Buna karşılık, çekirdek bu olumsuz koşullar altında bile yapısal olarak sağlamkalır 23. Bunun başlıca nedeni, nükleer laminlerle (Lamin A/C ve Lamin B) güçlendirilmiş çift lipid çift katmanlı nükleer zarfdır ve plazmazarını kolayca bozan osmotik, enzimatik ve fiziksel gerilimlere karşı mekanik rijitlik ve direnç sağlar. Nükleer lamina, çevredeki sitoplazma ciddi şekilde bozulduğunda bile nükleermorfolojiyi korur 26. Bu da tek çekirdekli RNA dizilemesini (snRNA-seq), aterosklerotik doku27 profili için tek hücreli RNA dizileme (scRNA-seq) yerine daha pratik ve güvenilir bir alternatif haline getirir. Tüm hücreler yerine sağlam çekirdeklerden transkripsiyon bilgisi yakalayarak, snRNA-seq zayıf hücre canlılığı ve yüksek debris içeriğinin getirdiği sınırlamaları aşarak plak mikroçevresinin daha doğru ve kapsamlı transkriptomikprofillenmesini sağlar 18.
Bu nedenle, bu çalışmada, koroner endarterektomi dokusu için özel olarak geliştirilmiş optimize edilmiş bir çekirdek izolasyon protokolü sunuyoruz; bu protokol, iyonsuz deterjan bazlı lizis ve doku kalsifikasyon derecesine göre ampirik olarak ayarlanmış liz süresini içeriyor; böylece koruyucu yapısal ve RNA bütünlüğüne sahip yüksek kaliteli çekirdekler elde ediliyor; böylece sonraki snRNA-seq analizine uygun yüksek kaliteli çekirdekler elde edilmektedir.