Tek hücreli RNA sıralama Fluorescently etiketli fare nöronların el ile sıralama ve çift Vitro transkripsiyon mutlak sayar (DIVA-Seq) sıralama kullanarak
Summary
Bu iletişim kuralı vitro transkripsiyon tabanlı mRNA amplifikasyon yüksek-derinlik tek hücreli RNA sıralama için ardından tek fluorescently etiketli nöronların izole etmek için yordam sıralama kılavuzu açıklanır.
Abstract
Tek hücreli RNA sıralama (RNA-seq) şimdi gen ekspresyonu raporlaması için yaygın olarak uygulanan bir araçtır. Piyasada bulunan tek hücreli RNA-sıralama platformlar ayrım gözetmeksizin tüm giriş hücresi işlemek. Bazen, floresans aktif hücre (FACS) sıralama akıntıya karşı faiz özel olarak etiketlenmiş bir nüfusa izole etmek için kullanılır. Bir FACS önemli ölçüde etiketli kesirli sayıları, giriş hücresi sayısının fazlalığı için ihtiyaç hangi toplamak ve nadir veya seyrek etiketli nöron popülasyonları–dan fare beyin profil oluşturma zordur kısıtlamasıdır. Burada, el ile fluorescently tek neurons taze etiketli seyrek toplama fare beyin dokusu ayrışmış için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu işlem için esir alma tek etiketli nöronlar yüksek saflıkta ve endojen transkript oranları korur bir vitro amplifikasyon transkripsiyon tabanlı iletişim kuralı ile sonraki entegrasyon sağlar. Biz bireysel mRNA sayar oluşturmak için benzersiz molekül tanımlayıcıları (UMIs) kullanan bir çift doğrusal amplifikasyon yöntemi açıklanmaktadır. Yüksek derecede gen algılama tek hücre başına amplifikasyon sonuçlarında iki mermi.
Introduction
Tek hücreli RNA sıralama (RNA-seq) transcriptomic çalışmalar dönüştürdü. Büyük ölçekli tek hücreli RNAseq damlacıkları1,2, havacilik3, nanogrids4ve microwells5, gibi teknikler kullanılarak gerçekleştirilebilir iken pek çok yöntem tanımlı hücre tipleri sıralama yapamazsınız genetik olarak kodlanmış fluorophores express. Floresans aktif hücre (FACS) sıralama hücresini seçin popülasyon yalıtmak için sık sık etiketli hücreleri tek hücre modunda sıralama için kullanılır. Ancak, FACS bazı kısıtlamaları vardır ve titiz örnek işlem adımları gerektirir. Birincisi, genellikle çok sayıda giriş hücresi vardır (genellikle milyon başına birkaç hücreleri mL), önemli bir kısmı ile gerekli (> % 15-20) etiketli nüfus içeren. İkinci olarak, hücre hazırlıklar yoğunluk gradient Santrifüjü adımları gliyal kesir, enkaz ve aksi takdirde meme veya akış hücre yapışmasına neden hücre kümeleri kaldırmak için birden fazla mermi gerektirebilir. Üçüncü olarak, FACS genellikle boyama ve adımları Canlı/Boyama (Örneğin, ‘ 4, 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI), propidium iyodür (PI) ve Cytotracker boyalar), hangi ek sefer ölüme destaining kullanır. Dördüncü olarak, kural iki renkli sıralama (örneğin, DAPI ve yeşil/kırmızı floresan protein (GFP/RFP)), genellikle iki örnek ve bir denetim için gerekli gibi istenen fare zorlanma ek olarak işlenecek şekilde etiketlenmemiş bir örnek gerektiren. Beşinci olarak, süzme genellikle birden çok kez önce ve proaktif bir FACS makine tıkanmış örnek satırları önlemek için örnek sıralama sırasında gerçekleştirilir. Altıncı, zamanı başlatmak ve sıvı akışını dengelemek ve damlacık kalibrasyon gerçekleştirmek için en sık kullanılan FACS kurulumları ayrılmış gerekir. Yedinci, denetimi örnekleri genellikle gerçek örnek toplama kadar tazminat matrisler, kütleye ret ayarla, altı ve yedi kendilerini vaktinden adımları gates, vb kullanıcılar da ayarlama veya gerektirir için önce sırayla çalıştırma paralel bir teknisyeni yardımıyla. Son olarak, post-FACS, çoğu zaman sadece tek etiketli hücreleri her kuyuya; bulunduğundan emin olmak için adımlar Örneğin, bir yüksek-içerik tarama kurulum hızlı plaka Imager gibi örnekleri kontrol ederek.
Biz son derece hassas içinde vitro iki tur tarafından takip yordam sıralama a elle yapılan tarif yukarıda özetlenen adımları engelleyecek ve nispeten hızlı, tek fluorescently etiketli nöronlar, küçük bir nüfusa sıralama hedef kolaylaştırmak Çift In vitro transkripsiyon mutlak sayar (DIVA-Seq) sıralama adlı amplifikasyon protokolü. RNA amplifikasyon ve cDNA Kütüphanesi nesil Eberwine vd adapte olmuşlardır 6 ve Hashimshony vd. 7, küçük hücresel birimleri var fare interneurons uygun bazı değişiklikler ile; Ayrıca, aynı zamanda eşit eksitatör piramidal nöronların için yararlı olduğunu bulduk.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sıralama iletişim kuralı el ile de seyrek olan nüfus farelerin beyninde etiketli veya aksi takdirde geçerli yüksek üretilen iş hücre kullanarak çalışma mümkün değildir nadir hücre nüfusu temsil eden nöron bir denetimli RNA sıralama için uygundur sıralama ve güçlendirme yöntemleri. FACS için genellikle tabi hücreler kılıf ve örnek satır baskıların ~ 9 – 14 PSI, meme boyutuna bağlı olarak aralığında geçmesi ve olay oranları istenen. Ayrıca, meme üzerine çıkıp, hücreleri sert y…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser NIH (5R01MH094705-04 ve R01MH109665-01 Z.J.H. için) gelen hibe, CSHL Robertson Neuroscience fon (Z.J.H.) ve NARSAD bulunan Bursu (için A.P.) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| ERCC RNA Spike-In Control Mixes | Thermo Fisher | Cat# 4456740 | |
| SuperScript III | Thermo Fisher | Cat# 18080093 | |
| RNaseOUT Recombinant Ribonuclease Inhibitor | Thermo Fisher | Cat# 10777019 | |
| RNA fragmentation buffer | New England Biolabs | Cat# E6105S | |
| RNA MinElute kit | Qiagen | Cat# 74204 | |
| Antarctic phosphatase | New England Biolabs | Cat# M0289 | |
| Poly nucleotide kinase | New England Biolabs | Cat# M0201 | |
| T4 RNA ligase2, truncated | New England Biolabs | Cat# M0242 | |
| Ampure Xp magnetic beads | Beckman Coulter | Cat# A63880 | |
| SPRIselect size selection magnetic beads | Thermo Fisher | Cat# B23317 | |
| DL-AP5 | Tocris | Cat# 0105 | |
| CNQX | Tocris | Cat# 1045 | |
| TTX | Tocris | Cat# 1078 | |
| Protease from Streptomyces griseus | Sigma-Aldrich | Cat# P5147 | |
| Message Amp II kit | Thermo Fisher | Cat# AM1751 | |
| Carbogen | Airgas | Cat# UN3156 | |
| Sylgard 184 | Sigma-Aldrich | Cat# 761036 | |
| Illumina TrueSeq smallRNA kit | Illumina | Cat# RS-200-0012 | |
| Bioanalyzer RNA Pico chip | Agilent | Cat# 5067-1513 | |
| Bioanalyzer High Sensitvity DNA chip | Agilent | Cat# 5067-4626 | |
| Bioanalyzer 2100 | Agilent | ||
| Dissection microscope with fluorescence and bright field illumination with DIC optics. (Leica model MZ-16F). | Leica | Model MZ-16F | |
| Glass microcapillary: Borosilicate capillary tubes 500/pk. OD= 1 mm, ID=0.58 mm, wall= 0.21 mm, Length= 150 mm. | Warner instruments | Model GC100-15, Order# 30-0017 | |
| Capillary pipette puller | Sutter Instruments Co | P-97 | |
| Vibratome | Thermo Microm | HM 650V | |
| Vibratome tissue cooling unit | Thermo Microm | CU 65 |
References
- Macosko, E. Z., et al. Highly Parallel Genome-wide Expression Profiling of Individual Cells Using Nanoliter Droplets. Cell. 161 (5), 1202-1214 (2015).
- Klein, A. M., et al. Droplet barcoding for single-cell transcriptomics applied to embryonic stem cells. Cell. 161 (5), 1187-1201 (2015).
- Xin, Y., et al. Use of the Fluidigm C1 platform for RNA sequencing of single mouse pancreatic islet cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (12), 3293-3298 (2016).
- Gao, R., et al. Nanogrid single-nucleus RNA sequencing reveals phenotypic diversity in breast cancer. Nature Communications. 8 (1), 228 (2017).
- Yuan, J., Sims, P. A. An Automated Microwell Platform for Large-Scale Single Cell RNA-Seq. Scientific Reports. 6, 33883 (2016).
- Eberwine, J., et al. Analysis of gene expression in single live neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (7), 3010-3014 (1992).
- Hashimshony, T., Wagner, F., Sher, N., Yanai, I. CEL-Seq: Single-Cell RNA-Seq by Multiplexed Linear Amplification. Cell Reports. 2 (3), 666-673 (2012).
- Paul, A., et al. Transcriptional Architecture of Synaptic Communication Delineates GABAergic Neuron Identity. Cell. 171 (3), 522-539 (2017).
- Zeisel, A., et al. Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq. Science. 1934, (2015).
- Tasic, B., et al. Adult mouse cortical cell taxonomy revealed by single cell transcriptomics. Nature Neuroscience. 19, 335-346 (2016).
- Okaty, B. W., et al. Multi-Scale Molecular Deconstruction of the Serotonin Neuron System. Neuron. 88 (4), 774-791 (2015).
- Poulin, J. F., Tasic, B., Hjerling-Leffler, J., Trimarchi, J. M., Awatramani, R. Disentangling neural cell diversity using single-cell transcriptomics. Nature Neuroscience. 19 (9), 1131-1141 (2016).
- Crow, M., Paul, A., Ballouz, S., Huang, Z. J., Gillis, J. Exploiting single-cell expression to characterize co-expression replicability. Genome Biology. 17, 101 (2016).
- Crow, M., Paul, A., Ballouz, S., Huang, Z. J., Gillis, J. Characterizing the replicability of cell types defined by single cell RNA-sequencing data using MetaNeighbor. Nature Communications. 9 (1), (2018).
- Hrvatin, S., et al. Single-cell analysis of experience-dependent transcriptomic states in the mouse visual cortex. Nature Neuroscience. 21 (1), 120-129 (2018).
