用于转录组分析的支持细胞高效分离的两种互补方法

Two complementary approaches for efficient isolation of Sertoli cells for transcriptomic analysis.

作者信息Jana Petrusová, Jasper Manning, Jan Kubovčiak, Michal Kolář, Dominik Filipp
PMID36158203
发布时间2022-09-06
DOI10.3389/fcell.2022.972017

实验完整度

包含了单细胞悬液制备、FACS分选、免疫荧光验证、RT-qPCR和RNA-seq等多个独立证据层级,并有与GFP-SC的转录组比较验证。

主要模型

小鼠睾丸支持细胞(Sertoli cells)

重点核对

分选标记:FSHr-PE和Occludin-Alexa 488抗体,使用200倍稀释 Hoechst 33342染色浓度:20 μg/ml,用于区分2C DNA含量 温度条件:≤PND14使用37°C,≥PND15使用32°C 孵育时间:单细胞悬液制备和抗体染色在2小时内完成 FACS分选参数:Influx分选仪,100 μm喷嘴,两滴纯分选模式

摘要

支持细胞(SCs)是睾丸生精小管中唯一存在的体细胞。它们直接与生殖细胞相互作用并支持其发育,因此在精子发生过程中具有不可或缺的作用。SCs首先以增殖状态出现,然后随着第一波精子发生的启动,进展为成熟的“滋养”状态,支持终身连续的精子产生。在此发育过程中,SC转录组必须快速适应,因为SC成熟的障碍常常导致男性生育能力缺陷。由于其精子发生中的重要性,一种可靠、快速且精确的分离高纯度、有活力且未受污染的支持细胞的方法在很大程度上仍然缺失。我们开发了一种改进的睾丸单细胞悬液制备方法,包括两种替代方案,通过FACS将SCs与睾丸其余细胞分离。第一种分选方案基于它们共表达表面特异性标记FSHr和Occludin-1,第二种方案则侧重于SCs与FSHr特异性抗体和Hoechst 33342的共染色,以区分睾丸细胞的DNA含量。整个程序可在不到3小时内完成,从而允许分析这些细胞的发育相关转录谱。值得注意的是,我们的比较研究表明,该方法产生的SC转录组与通过细胞特异性荧光蛋白表达快速分离的SCs大体相当。有趣的是,我们还显示,分选为FSHr+Occludin+的SCs含有来自所有类型睾丸生殖细胞的可观转录本部分。根据其2C DNA含量分选SCs显著减少了这些转录本的存在,因此似乎是准确测定SC转录组的最合适方法。我们相信,这些分离SCs的新方法将有助于研究人员阐明其功能及其在精子发生和男性不育相关疾病中的作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种快速、可靠且无需转基因小鼠的支持细胞分离方法,以获得高纯度细胞用于转录组分析。
核心机制
两个分选策略:基于FSHr和Occludin共表达的表面标记,或基于FSHr和2C DNA含量(Hoechst),后者减少生殖细胞转录本污染。
主要证据
通过免疫荧光验证SOX9表达,RT-qPCR检测GC标志基因,RNA-seq与GFP-SC转录组比较。
研究意义
提供了一种无需转基因动物的SC分离方法,适用于转录组分析,有助于研究SC功能和精子发生。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

制备睾丸单细胞悬液

获得含有活力SCs的单细胞悬液,为后续分选做准备。

从不同年龄的小鼠(PND7-42)取睾丸,去除白膜后,在EKRB中机械和酶消化(胶原酶和DNase I),过滤后离心,重悬于EKRB中。

2

抗体标记和FACS分选

鉴定并分选支持细胞,基于表面标志物或DNA含量。

单细胞悬液与FSHr-PE和Occludin-488抗体(或FSHr-PE和Hoechst 33342)孵育,然后进行FACS分选(FO-SCs或FHo-SCs)。

3

验证分选细胞纯度

确认分选的FO-SCs为SC,且具有合适的形态和SOX9表达。

对分选的FO-SCs进行免疫荧光染色,检测SOX9,并观察形态;部分细胞培养72小时后染色。

4

比较FO-SCs和FHo-SCs的转录组污染

评估分选方法对GC转录本污染的影响。

对从28天小鼠中分离的FO-SCs(基于FSHr+Occludin+)和FHo-SCs(基于FSHr+2C DNA)进行RT-qPCR,检测SC基因和GC基因的表达。

5

RNA-seq和数据分析

比较新方法分离的SCs与GFP-SCs的转录组,验证方法的适用性。

从不同发育阶段(PND18-21, 25-28, 35-70)分选的FO-SCs进行RNA-seq,并与公开GFP-SC数据比较,进行聚类和PCA分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证转录组分析

产品清单

实验环节名称品牌货号
胶原酶DRoche--
DNase ISigma-Aldrich--
FSH受体-藻红蛋白Biossbs-20658R-PE
Occludin-Alexa 488Signalway AntibodyC45047
Hoechst 33342Invitrogen--
Hoechst 33258Invitrogen--
CD45-Cy7BioLegends--
MHCII-APCBioLegends--
CD11b-PerCP-Cy5.5BioLegends--
SOX9抗体Thermo Fisher ScientificABIN5950738
DMEM培养基Gibco--
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen--
LightCycler 480 SYBR Green I Master混合液Roche--
SMARTer链特异性总RNA-seq试剂盒v2Takara--
NextSeq 500测序仪Illumina--
Influx流式分选仪BD Biosciences--
FACSymphony流式细胞仪BD Biosciences--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
制备单细胞悬液
小鼠品系和年龄、EKRB成分、胶原酶D浓度和孵育时间、孵育温度
阅读提示:见“Materials and equipment”中的“Single cell suspension from mouse testes”
FACS分选
抗体稀释度、孵育时间、Hoechst浓度、分选仪器和喷嘴尺寸、分选速度
阅读提示:见“Flow cytometric identification of SCs”和“Technical specifications for FACS sorting”
验证纯度
免疫荧光染色步骤、SOX9抗体稀释度、培养条件
阅读提示:见“Immunofluorescence protein detection, SC cultivation and microscopy”
转录组比较
RNA提取和文库制备方法、测序平台、比较数据集和批次效应校正方法
阅读提示:见“RNA sequencing and analysis”
RT-qPCR验证
引物序列、内参基因、循环条件
阅读提示:见“Isolation of mRNA and qPCR”和补充图表S2