| 心臟研究與單細(xì)胞RNA測(cè)序 |
| 心臟是哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中形成的第一個(gè)功能性器官[1]。有研究指出在人的平均壽命下，心臟會(huì)不知疲倦地持續(xù)跳動(dòng)數(shù)十億次[2]。作為循環(huán)系統(tǒng)的中心器官，心臟的健康對(duì)我們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 |
| 另一方面，提到心血管疾病我們可能并不陌生。比如，兒童中會(huì)發(fā)生的先天性心臟病；成年人群中會(huì)出現(xiàn)的心肌病、瓣膜病，可能導(dǎo)致心力衰竭甚至猝死。雖然日常生活中，人們習(xí)慣將它們統(tǒng)稱為心臟病，但其實(shí)病因多種多樣。近年來(lái)心血管疾病患者逐漸呈年輕化趨勢(shì)，也讓人們更加重視心臟健康問(wèn)題。 |
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| 在臨床與科研領(lǐng)域中，心臟研究一直備受關(guān)注。目前，對(duì)心臟生理和病理學(xué)機(jī)制的研究中，細(xì)胞異質(zhì)性已成為一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)。單細(xì)胞RNA測(cè)序作為一個(gè)強(qiáng)大、發(fā)展快速的工具，廣泛應(yīng)用在描述單個(gè)細(xì)胞特征以及闡明細(xì)胞水平下生物學(xué)機(jī)制的各種研究中。并且已有研究人員將其應(yīng)用于心臟相關(guān)研究。 |
[將組織樣品進(jìn)行有效地單細(xì)胞分離是完成單細(xì)胞RNA測(cè)序的重要前提條件] |
| 作為機(jī)體重要的功能性器官，心臟的細(xì)胞組成是復(fù)雜的。有研究人員通過(guò)對(duì)成人左心房、左心室組織樣本進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序后，將樣本中細(xì)胞群體分成了5種主要細(xì)胞類型：心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞[3]。不同細(xì)胞類型在尺寸外觀方面差異巨大，如支持心臟收縮跳動(dòng)的心肌細(xì)胞，其外形呈現(xiàn)桿狀，長(zhǎng)度通常超過(guò)100μm。一項(xiàng)關(guān)于小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，成年小鼠心室心肌細(xì)胞中，約有85%的心肌細(xì)胞含有兩個(gè)核[4]。 |
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| 為解決心臟單細(xì)胞的高效分離問(wèn)題，已有多種方法被采用。在單細(xì)胞研究中廣泛使用的液滴微流控系統(tǒng)，采用提取細(xì)胞核方式應(yīng)對(duì)心肌細(xì)胞無(wú)法被液滴包裹這一問(wèn)題。但有研究人員認(rèn)為，這樣的方式會(huì)導(dǎo)致那些定義心肌細(xì)胞生物活性而主動(dòng)翻譯的mRNAs信息被排除在分析之外。此外，心肌細(xì)胞多核信息、細(xì)胞質(zhì)量也將無(wú)法確認(rèn)。除液滴微流控系統(tǒng)外，傳統(tǒng)的熒光激活細(xì)胞分選技術(shù)（FACS）、人工手動(dòng)挑選也有應(yīng)用。但分選細(xì)胞數(shù)量方面表現(xiàn)并不高效。 |
| 來(lái)自東京大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在其綜述文章內(nèi)指出，在心臟單細(xì)胞RNA測(cè)序研究中，ICELL8 Single-Cell System對(duì)于分選成體心肌細(xì)胞來(lái)說(shuō)是一個(gè)很有前景的方法。ICELL8系統(tǒng)配置了大孔徑噴嘴(125μm)，可以從心臟細(xì)胞懸液中分選出完整的成體心肌細(xì)胞。同時(shí)，系統(tǒng)搭載的成像單元可以幫助使用者從圖像水平對(duì)分選出的單個(gè)心肌細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞活性分析[5]。一項(xiàng)利用ICELL8系統(tǒng)進(jìn)行的關(guān)于小鼠單核、多核心室心肌細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，不基于圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)控方法會(huì)在分析中引入受損心肌細(xì)胞，產(chǎn)生錯(cuò)誤的細(xì)胞分群[6]。 |
| 目前，ICELL8系統(tǒng)在小鼠心臟和成人心臟的相關(guān)研究中均有應(yīng)用，涉及心臟發(fā)育和心臟疾病等重要問(wèn)題。 |
| 部分應(yīng)用案例 |
| Ren, Z., Yu, P., Li, D. et al. Single-cell reconstruction of progression trajectory reveals intervention principles in pathological cardiac hypertrophy. Circulation 141, 1704–1719 (2020). 研究人員利用ICELL8 Single-Cell System對(duì)壓力超負(fù)荷模型小鼠病理性心肌肥大進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序分析，描述了模型小鼠心肌細(xì)胞和非心肌細(xì)胞的特征。研究最終揭示了病理性心肌肥大過(guò)程中細(xì)胞類型的動(dòng)態(tài)變化，并闡明了可能的干預(yù)策略。 |
| Schoger, E., Carroll, K., Iyer, L. et al. CRISPR-mediated activation of endogenous gene expression in the postnatal heart. Circ Res 126, 6-24 (2020). 研究人員通過(guò)ICELL8 cx Single-Cell System，對(duì)基于dCas9VPR的CRISPR激活系統(tǒng)模型小鼠完整心肌細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組分析，在單細(xì)胞分辨率下，對(duì)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)導(dǎo)的心肌細(xì)胞中指定基因轉(zhuǎn)錄本上調(diào)程度進(jìn)行了深入分析。研究最終明確了該CRISPR激活系統(tǒng)在小鼠心肌細(xì)胞中調(diào)控轉(zhuǎn)錄的可行性。 |
| 關(guān)于ICELL8 cx Single-Cell System |
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| 作為ICELL8 Single-Cell System的升級(jí)之作，ICELL8 cx系統(tǒng)保留了原有的大口徑噴嘴、成像功能。同時(shí)，加入了功能強(qiáng)大的CELLSTUDIO軟件，讓用戶不僅可以運(yùn)行系統(tǒng)預(yù)安裝的3’基因差異表達(dá)、全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組等應(yīng)用，還可以輕松創(chuàng)建定制化單細(xì)胞測(cè)序應(yīng)用流程，擴(kuò)展更多單細(xì)胞應(yīng)用。 |
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| CELLSTUDIO應(yīng)用流程編輯界面 |
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| 參考文獻(xiàn) |
| 1. Buckingham, M., Meilhac, S. & Zaffran, S. Building the mammalian heart from two sources of myocardial cells. Nat Rev Genet 6, 826–835 (2005). 2. Severs, NJ. The cardiac muscle cell. BioEssays 22, 188–199 (2000). 3. Wang, L., Yu, P., Zhou, B. et al. Single-cell reconstruction of the adult human heart during heart failure and recovery reveals the cellular landscape underlying cardiac function. Nat Cell Biol 22, 108–119 (2020). 4. Soonpaa, M., Kim, K., Pajak, L. et al. Cardiomyocyte DNA synthesis and binucleation during murine development. Am J Physiol 271, H2183-H2189 (1996). 5. Yamada, S.; Nomura, S. Review of single-cell RNA sequencing in the heart. Int J Mol Sci 21, 8345 (2020). 6. Yekelchyk, M., Guenther, S., Preussner, J. et al. Mono- and multi-nucleated ventricular cardiomyocytes constitute a transcriptionally homogenous cell population. Basic Res Cardiol 114, 36 (2019). |
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| ICELL8 cx Single-Cell System |
頁(yè)面更新：2021-02-10 09:48:46
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