HER2, kadınlarda agresif meme tümörlerini tetikleyen bir tümör onkogenidir ve HER2 hedefli monoklonal tedavilerle tedavi edilen kadınların %70'ine kadarı ya tedaviye yanıt vermemekte ya da HER2 hedefli tedaviye karşı direnç geliştirmektedir.15,16,17,18Nihai hedef, HER2 immünitesini geliştirmek ve sağkalımı artırmak için HER2/neu'ya karşı bir immün yanıtı aktive etmektir. HER2/neu immünitesini incelemek için, HER2/neu tarafından tetiklenen spontan meme tümörleri geliştiren immünokompetan fare modelleri kullanılır.2,19HER2, insan tarafından kodlanmaktadır Erbb2 ve sıçan tarafından neu Erbb2. BALB NeuT fareleri, transforme edici bir sıçan nöro MMTV promotörü tarafından yönlendirilen (NeuT) transgeni19Neu, BALB arka planlı ergenlik dönemindeki dişi farelerin meme bezlerinde eksprese edilmekte ve bu durum duktal karsinom gelişimiyle sonuçlanmaktadır (Şekil 1A, iç ek) tüm transgenik dişilerin herhangi bir veya tüm meme bezlerinde. Şunun sürekli ekspresyonu nöro 14 ile 19 haftalık yaş arasında, ilerleyici şekilde büyüyen, elle hissedilebilir tümörlerin oluşmasına yol açar1Hem otolog neu hem de heterolog HER2'yi kodlayan plazmid DNA (pNeuE2TM olarak adlandırılmıştır) ile transgenik farelerin aşılanması, neu'ya karşı olan immün toleransı kırarak sistemik neu hedefli poliklonal antikorların ve IFN-γ salgılayan splenik T hücrelerinin artışına yol açabilir1Bu bağışıklık yanıtı, neu eksprese eden TUBO tümör hücrelerinin reddedilmesine yol açmıştır. Sistemik yanıt bilgilendirici olsa da, tümör bölgesindeki etki mekanizmasını anlamamıza olanak tanımaz. Bu nedenle, hücre yüzey belirteçlerini korurken yüksek canlılığa sahip tek hücreler elde etmeyi sağlayacak bir meme bezi ve meme tümörü dokusu disosiyasyon protokolü geliştirmeye karar verdik. Şekil 1 iş akışına genel bir bakış sunar. Kısaca, toplama işleminin ardından doku, skalpeller kullanılarak ince parçalara ayrılır (Şekil 1B) ve 2 birim kollajenaz tip II ile 1 birim kollajenaz D ve DNase I kombinasyonu içeren RPMI tabanlı doku sindirim tamponuna yerleştirilerek çalkalamalı inkübatörde 30 dakika boyunca (Şekil 1C–D), ardından 0,5 M EDTA ile ek 5 dakika (Şekil 1E). Sindirim, FBS içeren bir yıkama tamponu eklenerek durdurulur ve doku kalıntılarını uzaklaştırmak için karışım filtrelenir (Şekil 1F). Yıkama basamaklarını ve eritrosit lizisini takiben (Şekil 1G–H), hücreler 30 μm'lik bir süzgeçten geçirilir ve sayılır (Şekil 1I–K ve Şekil 2). Bu aşamada hücreler, akış sitometrisi veya scRNA-Seq gibi alt akış işlemleri için ayrılabilir.
Doğrudan karşılaştırma yapmak amacıyla, disosiyasyon işlemi ticari bir kit kullanılarak paralel olarak gerçekleştirilmiştir. ‘Tough’ tümörler için yayınlanmış protokol takip edilmiş ve enzim nötralizasyonunun ardından örnekler aynı şekilde (örneğin, RBC lizizi vb.) işlenmiştir. Ticari kit kullanıldığında %76 canlılıkla 1.3 × 106 hücre/mL geri kazanılırken, buradaki protokol ile %89 canlılıkla 4.5 × 106 hücre/mL geri kazanılmıştır (Şekil 2A,B). RBC lizizini takiben iki protokol arasındaki debris miktarı benzer bulunmuştur. Ölü hücreleri uzaklaştırmak için, her protokolden 1 × 107 hücre ölü hücre uzaklaştırma hattından geçirilmiştir. Ticari kit %96 canlılıkta 1.3 × 106 hücre/mL geri kazanırken, burada bildirilen protokol için 1.94 × 106 hücre/mL ve %98 canlılık elde edilmiştir (Şekil 2C,D). Böylece, burada bildirilen protokol, özel ekipman gereksinimi duymadan alt analizler için daha yüksek canlı hücre verimi sağlamıştır.
Burada bildirilen protokolden elde edilen hücre süspansiyonlarının kalitesini ve tekrarlanabilirliğini spesifik olarak değerlendirmek amacıyla, 16–18 haftalık naif dişi BALB ve BALB NeuT farelerden meme bezi örnekleri toplandı. BALB NeuT dokusu hem meme bezi hem de tümör dokuları içeriyordu. BALB NeuT'ten gelen tümör dokusu da dahil olmak üzere, inguinal meme yağ yastıkçıklarından (4 ve 9 numaralı meme bezleri) doku alındı ve sonraki analizler için homojen bir çözelti haline getirildi. Meme bezi toplama işleminden önce sentinel lenf düğümlerinin çıkarıldığına dikkat ediniz.
İşlem sonrası örnekler, hücre yüzeyi markerlarının korunduğunu ve hücre canlılığını doğrulamak için akış sitometrisi (Şekil 3) ile ve kütüphane oluşturma için hücre hazırlama kalitesini doğrulamak amacıyla scRNA-Seq (Şekil 4) analizi ile değerlendirilmiştir. Meme bezi veya tümör kaynaklı tek hücrelerin canlılığı, ölü hücrelerin uzaklaştırılmasından önce ortalama ≥85% olarak belirlenmiştir. scRNA-Seq için yüksek canlılığa sahip bir başlangıç hücre hazırlığı oluşturmak amacıyla, ticari olarak mevcut olan ölü hücre ve debris uzaklaştırma kitleri kullanılabilir. Bu protokoller uygulandıktan sonra, tek hücre hazırlıklarının canlılığı %94 ile %98 arasında değişmiştir (Şekil 2C,F). Bu protokolden elde edilen hücreler fikse edilmiş ve ticari bir termolizin kullanan, ticari "önce fiksasyon-sonra disosiasyon" protokolü olarak adlandırılan önerilen scRNA-Seq fiksasyon yöntemi ile karşılaştırılmıştır (Şekil 2E,F). Ticari önce fiksasyon-sonra disosiasyon protokolü 1.5 × 107 hücre/mL sağlamış olup, dokuyu disosiasyondan önce fikse ettiği için canlılık ölçülmemiştir; buna karşın bu protokol, %94'lük bir başlangıç canlılığından 8.6 × 106 hücre/mL sağlamıştır. Böylece, ticari önce fiksasyon-sonra disosiasyon protokolü yöntemi, burada rapor edilen protokol ile karşılaştırılabilir veya biraz daha yüksek sayıda hücre sağlamıştır.
Hücreler boyandı ve akış sitometrisi kullanılarak hücre yüzey belirteçleri açısından değerlendirildi. Epitelyal hücreler (Şekil 3A) ve fibroblastlar (Şekil 3B), sırasıyla EpCAM ve Pdgfrb/CD140a mAb ile boyanarak tanımlandı. BALB NeuT farelerinin üç kez HER2/neu DNA'sı ile aşılanması, tümör başlangıcında ve sistemik immünitede önemli bir gecikmeyle sonuçlandığından, meme bezlerindeki ve tümörlerdeki bağışıklık hücrelerini değerlendirmek özel bir ilgi alanı oluşturdu. Bağışıklık soyuna ait CD45+ hücreler, hücre süspansiyonunun yaklaşık %50'sini oluşturdu (Şekil 3C). B ve T hücrelerinin varlığı B220/CD45R ve CD3 kullanılarak değerlendirildi (Şekil 3D) ve CD3+ T hücreleri daha sonra CD4 ve CD8 olarak alt gruplara ayrıldı (Şekil 3E). Nadir hücre popülasyonlarını koruma yeteneğini değerlendirmek için örnekler regülatör T hücreleri açısından boyandı. Bunu yapmak için hücre örneği fikse edildi ve Treg-spesifik transkripsiyon faktörü Foxp3 için boyandı. Regülatör T hücreleri tipik olarak vücudun toplam bağışıklık popülasyonunun küçük bir oranını oluşturur, ancak bağışıklık sisteminin modülasyonundaki rolleri kanser araştırmaları ve otoimmün hastalık alanlarında büyük ilgi görmektedir. Bu nedenle, bir doku disosiasyon protokolü değerlendirilirken, regülatör T hücreleri gibi küçük ancak güçlü bağışıklık hücresi popülasyonlarının güvenilir bir şekilde yakalanması kritiktir. Foxp3+ regülatör T hücreleri, önce CD3+CD4+ hücrelerinin CD25 (yüksek afiniteli IL-2 reseptörü) ve Foxp3 ekspresyonu için alt kapılamasıyla (sub-gating) tanımlandı. Bu kapılama stratejisi kullanılarak, CD4+ hücrelerin yaklaşık %5'i her iki belirteç için pozitifken, yaklaşık %25'i Foxp3 için pozitif ancak CD25 için düşük veya negatifti (Şekil 3F). CD64+ makrofajların bu disosiasyon tekniği kullanılarak başarıyla izole edilebildiğinden emin olmak için ayrı bir tümör örneğinde CD64 değerlendirildi (Şekil 3G). Daha geniş myeloid grupları tanımlamak için F4/80+ makrofajlar ve dendritik hücreler olarak tanımlanan F4/80- CD11c+ hücreler belirlendi (Şekil 3H). Dendritik hücreler toplam hücrelerin yaklaşık %3'ünü oluştururken, CD11b+Ly6G+ nötrofiller yaklaşık %5'ini oluşturdu (Şekil 3H,I). Sonuç olarak, yukarıdaki protokol kullanılarak hem meme bezi hem de tümör dokusunun disosiasyonundan sonra CD45+ hücrelerde yüzey epitoplarının güvenilir geri kazanımı ve korunması sağlanmıştır.
scRNA-Seq kütüphanesi oluşturulması için gönderilmeden önce, örneklerin RNA bütünlüğü değerlendirilebilir. Ticari protokol veya burada rapor edilen protokol kullanılarak hazırlanan taze örnekler, sırasıyla 1.9 ve 2.2 A260/230 oranları vermiştir. Sabitlemiş örnekler, 200 nükleotitten (nt) büyük okumaların yüzdesi belirlenerek değerlendirilir. Burada rapor edilen protokolün uygulanmasını takiben yapılan hemen sabitleme ve –80 °C'de saklama işlemi, örneğin %83'ünün > 200 nt okumalar içermesiyle sonuçlanmıştır.
Numunelerin kalitesi
scRNA-Seq kütüphane hazırlığı ve sekanslamanın ardından, örnek kalitesi değerlendirildi (Şekil 4). scRNA-Seq örnek kütüphaneleri öncelikle hücre belirleme ve eşleme kalitesi metrikleri, barkod sıra grafiği, sekanslama doygunluğu ve UMAP projeksiyonları kullanılarak değerlendirilir. Burada açıklanan disosiasyon protokolü kullanılarak BALB meme dokusunun disosiasyonu 16.182 hücre sağlamış olup, okumaların %97'sinin hücrelere atanması, hücre dışı RNA'ya çok az okuma atandığını ve dolayısıyla örneğin sağlıklı olduğunu göstermiştir. Hücre dışında kaydedilen okumaların yüksek bir yüzdesi, ölü veya ölmekte olan hücrelerden kaynaklanan ortam mRNA kontaminasyonu seviyelerinin arttığını gösterir. Eşleme kalitesi, prob setine eşlenen probların yüzdesidir; bu değer %99,1 olarak belirlenmiştir. Sekanslama doygunluğu plato çizmekteydi, bu da benzersiz genler yerine halihazırda tanımlanmış genlerin tekrarlanmaya başladığını göstermektedir. Barkod sıra grafiği, UMI sayılarını barkodlara karşı göstermektedir ve yüksek kaliteli bir örnek, ~10K UMI civarında belirgin bir düşüş veya 'diz kırılması' (knee bend) sergiler (Şekil 4A). Son olarak, UMAP projeksiyonu birkaç belirgin küme göstermektedir (Şekil 4A). Tüm bu metrikler, yüksek kaliteli bir scRNA-Seq kütüphanesine işaret etmektedir.
Bu protokolün kalitesini, Flex kimyası için önerilen ticari önce-fiksasyonlu dissosiasyon protokolü ile karşılaştırmak amacıyla, ticari önce-fiksasyonlu dissosiasyon protokolü burada bildirilen protokol ile yan yana uygulanmış ve ortaya çıkan kütüphanenin kalitesi değerlendirilmiştir. BALB meme bezi örnekleri için uygulanan ticari önce-fiksasyonlu dissosiasyon protokolü, %68 hücre içi okuma ve %89,3 haritalama kalitesi ile 720 hücre geri kazanmıştır. Benzer şekilde, doygunluk platoya ulaşmaya başlamıştı ancak gen/hücre sayıları, canlı dissosiasyona göre belirgin şekilde daha düşüktü (canlı için hücre başına 4.500 gen, ticari önce-fiksasyonlu dissosiasyon protokolü için hücre başına 1.000 gen). Barkod sıralama grafiği bir diz kırılması göstermemektedir (Şekil 4B) ve belirgin kümeler olsa da bunların sayısı daha azdır (Şekil 4B).
BALB NeuT tümör içeren meme dokusu kütüphanelerinin kalitesi de değerlendirilmiştir (Şekil 4C,D). Burada açıklanan canlı dissosiyasyon yöntemi kullanılarak 18.077 hücre dizilenmiş; okumaların %97'si hücrelerde bulunmuş ve %99,1'i prob setine eşleşmiştir. Bir diz kırılması (knee bend) belirgindi (Şekil 4C) ve kümeler arasında net bir ayrım görülmüştü (Şekil 4C). Ticari fiksasyon öncelikli dissosiyasyon protokolü, tümör mevcut olduğunda daha iyi performans göstermiş; 7.119 hücre dizilenmiş, okumaların %91'i hücrelerde bulunmuş ve okumaların %98,6'sı prob setine eşleşmiştir. Barkod sıra grafiğinde (Şekil 4D) daha belirgin bir diz kırılması vardı, ancak dizileme doygunluğuna rağmen UMAP projeksiyonları az sayıda belirgin küme içeriyordu (Şekil 4D).
Ek kalite metrikleri, hücre kümeleri tarafından eksprese edilen mitokondriyal gen sayısının belirlenmesini içerir. İyi hücre ayrımı örnek kalitesinin bir göstergesidir ve yüksek bir 'hücre içi okuma' (reads in cell) yüzdesi örneğin sağlıklı olduğunu kanıtlar. Yüksek sayıda mitokondriyal gene ('mt-' olarak belirtilen) sahip hücreler, açık kaynaklı ve üreticiye ait kümeleme araçları kullanılarak tanımlanabilir ve kaldırılabilir. Doğrudan örnek karşılaştırması, karşı karşıya biyoinformatik karşılaştırmaya olanak tanıyan Cell Ranger uygulaması ile örneklerin birleştirilmesiyle veya açık kaynaklı ve üreticiye ait kümeleme araçlarındaki 'entegrasyon' (integration) betiği kullanılarak gerçekleştirilebilir. Hücre kümeleri, bilinen hücre soyu markerları (örneğin bağışıklık hücreleri için CD45/Ptprc, epitel hücreleri için EpCAM, fibroblastlar için Fap veya Pdgfra) sorgulanarak tanımlanır. Bir hücre kümesi bilinen soy markerları ile tanımlanamıyorsa, olası hücre tipi hakkında fikir edinmek için en yüksek ekspresyona sahip ilk 10–15 gen, gen seti zenginleştirme araçları kullanılarak analiz edilebilir. Alternatif olarak, en yüksek ekspresyon gösteren genler, bilinen hücre tiplerindeki ekspresyon için referans hücre atlası araçları kullanılarak sorgulanabilir.
Yüksek sayıda mitokondriyal gen içeren hücreler her örnekten uzaklaştırılmış; böylece BALB meme bezinde 16.114 hücre (%0,5'i yüksek mitokondriyal gen içeren hücreler) ve BALB NeuT'de 18.024 hücre (%0,3) kalmıştır. Ticari önce-fiksasyonlu dissosiyasyon protokolü örnekleri arasında, BALB meme bezi 627 (%13'ü yüksek mitokondriyal gen içeren hücreler) ve BALB NeuT 6.181 (%14) hücre korumuştur.
Burada açıklanan canlı hücre ayrıştırma protokolü için BALB ve BALB NeuT meme bezleri arasındaki entegrasyon gerçekleştirilmiştir ve Şekil 4E,F'de gösterilmiştir. Örneklerin karşılaştırılması, kütüphaneler arasında benzer hücre popülasyonları olduğunu göstermiştir (Şekil 4E, F ve Tablo 1). Hücre kümeleri, bilinen hücre soyu belirteçleri kullanılarak etiketlenmiş ve örnekler arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. İmmün hücre popülasyonları T hücrelerini, B hücrelerini ve makrofaj kümelerini içerirken; immün olmayan hücre popülasyonları epitel hücrelerini, fibroblastları ve endotel hücrelerini içermiştir. Beklendiği üzere, BALB NeuT örneği ek bir tümör hücresi popülasyonuna sahipti (Şekil 4F). Spesifik hücre popülasyonlarına bakıldığında, tümör taşıyan BALB NeuT örneğinde daha fazla makrofaj, ancak daha az T hücresi ve tümör dışı epitel hücresi olduğu görülmüştür. scRNA-Seq analizi, BALB meme bezinden türemiş karşılaştırılabilir bir epitel hücre popülasyonu ve NeuT karşılığında anlamlı bir epitel/tümör hücresi popülasyonu göstermiştir. Boyut indirgeme grafiği, normal meme yerleşik epitel hücre popülasyonu ile BALB NeuT örneğine özgü epitel tümör hücreleri arasında net bir ayrım göstermektedir (Şekil 4E,F).
Epitelyal popülasyonlar oluşturulduktan sonra, BALB ve BALB NeuT örnekleri arasında stromal hücreler değerlendirildi. Fibroblastlarda eksprese edilen trombosit kaynaklı büyüme faktörü reseptör alfa (Pdgfrα) geninin analizi, hem BALB hem de BALB NeuT örneklerinde belirgin bir fibroblast popülasyonu tespit etti. BALB scRNA-Seq örneğinde, Pdgfrα eksprese eden fibroblastlar hücrelerin %15'ini oluştururken, bu oran fibroblastların hücrelerin %29'unu oluşturduğunu gösteren akış sitometrisi analizinden biraz daha düşüktü (Şekil 3B). Canlılık ve tek hücre durumu için kapılama (gating) yapıldıktan sonra, fibroblastlar PDGFRα (CD140a) markörü kullanılarak akış sitometrisi ile tanımlandı. Sonraki analiz yöntemlerinden bağımsız olarak örnekler genelinde gözlemlenen sonuçlar, bu disosiasyon protokolünün zaman içinde ve birden fazla denemede tutarlı olduğunu desteklemektedir.
CD45 proteini Ptprc geni tarafından kodlanır ve Ptprc eksprese eden hücrelerin RNA sekanslaması, örnek içerisinde oldukça belirgin lenfosit kümelerini ortaya çıkarmıştır (Şekil 4E). Lenfosit popülasyonlarını daha ayrıntılı değerlendirmek için, hücreler Cd3e+ veya Cd79a+ kullanılarak B ve T hücre popülasyonları açısından incelenmiştir (Şekil 4E,F). Tek hücre sekanslama verileri değerlendirildiğinde bu popülasyonlar belirgin şekilde ayrılmış olsa da, scRNA-Seq ile Cd3 eksprese eden T hücrelerinin birkaç alt kümesi daha tanımlanmıştır. Sekanslama analizinden elde edilen ek immün hücre sayımları, Itgam ve Adgre1 (F4/80) ekspresyonu ile belirtildiği üzere, BALB NeuT örneğinde makrofajlarda bir artış olduğunu göstermiştir (Şekil 4F). scRNA-Seq'te nadir hücre popülasyonlarının tanımlanmasını değerlendirmek için, regülatör T hücreleri Foxp3 ekspresyonu ile belirlenmiştir (Şekil 4F). Regülatör T hücreleri scRNA-Seq kütüphanelerinde mevcuttur ancak ayrı bir küme olarak tanımlanacak kadar sayıca fazla değillerdir. Bunun yerine, T hücreleri ve doğal katil (NK) hücreleri ile birlikte kümelenmişlerdir.
Son olarak, scRNA-Seq kütüphaneleri içindeki nötrofillerin (PMN'ler) tanımlanabilme kapasitesi bir endişe kaynağı olmuş ve ticari olarak mevcut diğer meme dokusu disosiasyon protokolleri ile başarılamamıştır20. Akış sitometrisi kullanılarak, immün hücrelerin yaklaşık %5'inin Ly6G ve CD11b eksprese eden nötrofiller olduğu belirlenmiştir (Şekil 3H). scRNA-Seq kütüphaneleri içindeki nötrofilleri tanımlamak için, standart diz kırılma noktasının (knee bend) altındaki hücreleri belirlemek amacıyla tedarikçi boru hatları (pipelines) kullanılarak yeniden kümeleme yapılması önerilmektedir. Bu uygulama hem BALB hem de BALB NeuT meme bezi kütüphaneleri için gerçekleştirilmiştir. Tipik olarak makrofajlarla ilişkili genlerin (Ptprc, Adgre1, Mrc1) nokta grafikleri (dotplots), nötrofiller tarafından eksprese edilenlerle (S100a8, Trem1, Clec4) karşılaştırılmıştır. Ne BALB ne de BALB NeuT kütüphaneleri anlamlı sayıda nötrofil içermekteydi (Şekil 5A,B). Ancak, BALB x PWK arka planına sahip F1 NeuT fareler nötrofil markörlerini eksprese eden bir hücre kümesi barındırdığından, bu durumun model arka planına bağlı olduğu görülmektedir (Şekil 5C).
Böylece, bu dissosiyasyon protokolü, BALB farelerinin ve spontan meme tümörleri gelişen BALB NeuT farelerinin meme bezlerindeki hücre tiplerinin aydınlatılmasını sağlamıştır. Bu hücreler yüksek canlılığa sahip olduğundan, bu teknik, izole edilen bağışıklık hücresi popülasyonlarının anti-tümör immünitesini ve anti-HER2/neu fonksiyonelliğini değerlendirmek için kullanılabilir.

Şekil 1: Doku disosiasyon protokolü için iş akışı. (A) Meme bezleri veya tümörler çıkarıldı (B,C), ince ince kıyıldı (D) ve kollajenaz tip II, kollajenaz D ve DNase I içeren bir kokteyl içinde 37 °C'de çalkalanarak digeste edildi (E). EDTA eklendi ve digestiyona 5 dk daha devam edildi. (F) Digestiyon, %10 FBS içeren RPMI (R10 yıkama medyumu) ile 40 mL'ye tamamlanarak durduruldu ve ardından süspansiyon 70 µm filtrelerden süzüldü. (G) Hücre süspansiyonları 4 °C ve 500 × g hızda 10 dk santrifüj edildi, ardından RPMI yıkama medyumu ile 3 kez yıkandı. (H) Kırmızı kan hücreleri (RBC), amonyum klorür bazlı 10 × RBC Lizis solüsyonu kullanılarak liz edildi. (I) Lizisi durdurmak için R10 yıkama tamponu kullanıldı ve hücre süspansiyonları 30 µm filtrelerden süzüldü. (J,K) Kırmızı kan hücresi lizisinden sonra hücreler, konsantrasyon ve canlılık değerlendirmesi öncesinde üç kez daha yıkandı. (L) Eğer hücreler scRNA-Seq kütüphanesi oluşturmak için kullanılıyorsa, ölü hücreler ve debrisler, kendi protokollerine uygun olarak ticari olarak mevcut kitler kullanılarak uzaklaştırılır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Disosiasyon karşılaştırması. Burada rapor edilen disosiasyon protokolü ile ticari olarak mevcut olan Miltenyi protokolünün ve scRNA-Seq için önerilen ticari bir önce-fikse etme disosiasyon protokolünün karşılaştırıldığı hücre sayımı ve canlılık verileri. Disosiasyon sonrası hücre sayıları, akridin oranj/propidyum iyodür (AO/PI) ölü hücre boyaması ile otomatik bir hücre sayacı kullanılarak elde edilmiştir. Hücreler sayılmış ve canlılık, ölü hücrelerin uzaklaştırılmasının ardından kaydedilmiştir. (A–B) Ölü hücrelerin uzaklaştırılmasından hemen önceki hücre sayıları ve canlılık. (C–D) Ölü hücrelerin uzaklaştırılmasının ardından hücre sayıları ve canlılık; bu veriler scRNA-Seq işlem hattına giren örneği temsil etmektedir. (E–F) Burada rapor edilen protokol ile ticari bir önce-fikse etme disosiasyon protokolünün karşılaştırıldığı hücre sayıları ve canlılık. Liberase içeren protokol kullanılarak yapılan disosiasyon sonrası canlılık değerlendirilememiştir çünkü doku örneği disosiasyondan önce fikse edilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Dissosiye dokuların akış sitometrik analizi. İmün hücrelerin varlığını ve canlılığını doğrulamak için temsili BALB ve BALB NeuT örnekleri analiz edilmiştir. Hücreler önce canlılık açısından kapılanmış (gate), ardından alt grup tanımlaması öncesinde tekli hücreler (singlets) belirlenmiştir. Epitel ve stromal soy hücrelerin geri kazanıldığından emin olmak için öncelikle bunlar değerlendirilmiştir. Epitel kaynaklı hücreleri tanımlamak için EpCAM (A), fibroblastları tanımlamak için ise PDGFRa (B) kullanılmıştır. İmmün popülasyonları değerlendirmek amacıyla, meme bezindeki toplam hücrelerin %51'inin CD45-pozitif olduğu belirlenmiştir (C). Dissosiye fare meme dokusundan B hücresi (B220+) ve T hücresi (CD3+) popülasyonları elde edilmiş (D), tümör dokusundan ise CD8+ ve CD4+ popülasyonları alt kapılama ile belirlenmiştir (E). Bu protokolün nadir hücre popülasyonlarını etkili bir şekilde izole edip edemeyeceğini belirlemek için (F) tümör dokusundaki Treg hücreleri Foxp3+ ekspresyonu kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu işlem, önce CD3+ ve CD4+ popülasyonu kapılanarak ve bu popülasyon içerisinde Foxp3+ ve CD25+ olan hücreler (yaklaşık %6) tanımlanarak gerçekleştirilmiştir. (G) Tümör dokusundan CD64+ makrofajların değerlendirilmesi. (H) CD11b+ hücreler, F4/80 ve CD11c ekspresyonu açısından daha ayrıntılı analiz edilmiş ve F4/80− CD11c+ hücreler dendritik hücreler olarak tanımlanmıştır. (I) Nötrofiller; CD45+, Ly6G+ ve CD11b+ eksprese eden ancak F4/80− olan hücreler olarak tanımlanmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: scRNA-Seq Kütüphanelerinin Değerlendirilmesi. scRNA-Seq kütüphaneleri oluşturmak için fikse edilmiş örnekler kullanılmıştır; ya burada açıklanan canlı hücre ayrıştırma protokolü uygulanmış ve ardından bu makalede bildirildiği gibi fiksasyon yapılmış ya da önerilen ticari önce-fiksasyonlu ayrıştırma protokolü kullanılmıştır. (A) Canlı hücre ayrıştırma BALB meme bezi scRNA-Seq kütüphanesi için kalite kontrolü. 16.182 hücre sekanslanmış, okumaların %97,1'i hücreler içinde güvenle eşleşmiş ve %98,8'i filtrelenmiş prob setine güvenle eşleşmiştir. Üstte "knee bend" grafikleri, altta ise UMAP projeksiyonları gösterilmiştir. Keskin bir "knee bend" ve belirgin hücre kümeleri, yüksek kaliteli kütüphanelere işaret eder. (B) Ticari önce-fiksasyonlu ayrıştırma protokolü ile hazırlanan BALB meme bezi scRNA-Seq kütüphanesinin kalite değerlendirmesi, "knee bend" eksikliğini ve az sayıda hücreyi (n = 720) göstermektedir. (C) BALB NeuT meme scRNA-Seq kütüphanesi, burada açıklanan protokolle oluşturulmuştur. 18.077 hücre sekanslanmış, okumaların %97'si hücrelerle ve %98,9'u filtrelenmiş prob setiyle eşleşmiştir. Keskin bir "knee bend" ile birlikte belirgin kümeler, iyi kaliteyi kanıtlarken; ticari önce-fiksasyonlu ayrıştırma protokolü ile hazırlanan BALB NeuT kütüphanesi (D) sekanslanan 7.119 hücre boyunca zayıf bir "knee bend" ancak belirgin olmayan hücre kümeleri göstermektedir. Kütüphane oluşturulmasının ardından, BALB ve BALB NeuT meme bezi kütüphanelerini entegre etmek için Cell Ranger kullanılmış, ardından doğrudan karşılaştırma için Loupe Cell Browser'da K-Means kümelemesi yapılmıştır. T-SNE grafiklerinde (E,F) gösterildiği gibi, BALB/c meme bezini oluşturan hücreler on benzersiz küme ile tanımlanmıştır. NeuT transgenik (F) meme bezinde, ek bir tümör hücresi popülasyonu mevcuttu. Lenfosit kümesi içinde, Cd4- ve CD8a eksprese eden hücreler her yere dağılmıştır. Cd4 ekspresyonu ekte gösterilmiştir. Foxp3 ekspresyonu ile tanımlanan düzenleyici T hücreleri, ayrı bir küme oluşturacak kadar çok değildi ancak vurgulanmış özellik grafiğinde gösterildiği gibi T hücreleri ile kümelenmişlerdi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Nötrofillerin (PMN) tanımlanması. PMN'ler, düşük RNA transkript seviyeleri ve zayıf Ly6g ekspresyonları nedeniyle scRNA-Seq kütüphanelerinde tanımlanması oldukça zor hücrelerdir. scRNA-Seq kütüphanelerindeki PMN'ler, Cell Ranger'daki ‘count’ komutu kullanılarak ve komut satırına ‘force cell = 8000’ seçeneği eklenerek tanımlanabilir. Bu analiz hem BALB (A) hem de BALB NeuT (B) meme bezi kütüphaneleri için gerçekleştirilmiştir, ancak çok az hücre PMN-spesifik genleri eksprese etmiştir. BALB ve BALB NeuT'teki tüm myeloid hücre kümeleri ayrıca Adgre1 (F4/80) ve Mrc1 (CD206) eksprese etmiştir. Myeloid popülasyonlardaki çok az sayıda hücre PMN-spesifik genler olan S100a8, Trem1 ve Clec4e'yi eksprese eder. Ancak bu bulgu, modelin BALB arka planından kaynaklanmaktadır; zira burada açıklandığı üzere (C), (BALBxPWK)F1 NeuT dişi farelerden disosyasyon tekniği kullanılarak hazırlanan scRNA-Seq kütüphanelerinde, force cell komutu olmadan, PMN-spesifik genleri eksprese eden ancak Adgre1 eksprese etmeyen bir hücre kümesi olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum, söz konusu disosyasyon protokolünün diğer myeloid popülasyonların yanı sıra PMN'leri de gerçekten yakalayabildiğini vurgulamaktadır. Kırmızı dikdörtgen kutular Adgre1 eksprese eden kümeleri belirtmektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| BALB NeuT Tümörü | Akış Sitometrisi | tek hücreli RNA dizileme (scRNA-Seq) |
| CD3 / Lenfositler | toplam hücrelerin %6'sı
(CD45+ hücrelerin %12'si) | toplam hücrelerin %7'si |
| CD4 / Cd4 | toplam hücrelerin %3,9'u
(CD45+CD3+ hücrelerin %65'i) | toplam hücrelerin %4'ü |
| CD8 / Cd8a | toplam hücrelerin %1'i
(CD45+CD3+ hücrelerin %17'si) | toplam hücrelerin %0,9'u |
| Foxp3 / Foxp3 | toplam satışların %0,8'i
(CD3+CD4+ hücrelerinin %33'ü) | toplam hücrelerin %0,7'si |
| F4/80 / Adgre1 | toplam hücrelerin %20'si | toplam hücrelerin %16'sı |
| CD64 / Fcgr1 | NT | toplam hücrelerin %14'ü |
| PMN/nötrofiller | toplam hücrelerin %2'si (CD45+ hücrelerin %5'i) | toplam hücrelerin %0,05'i |
PDGFRa (CD140a)
/ Stroma | toplam hücrelerin %29'u | toplam hücrelerin %10'u |
| EpCAM / Epitel | toplam hücrelerin %32'si | toplam hücrelerin %54'ü |
| NT, test edilmedi | | |
Tablo 1: Tek hücreli RNA sekanslama ve akış sitometrisi dahil olmak üzere, aşağı akış teknikleri kullanılarak bu disosiasyon protokolünden elde edilen hücre yüzdelerinin karşılaştırılması.