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1. Laser Capture Microdissection–Based mRNA Expression Microarrays and Single-Cell RNA Sequencing in Atherosclerosis Research

Author

Zhang, Xi, Wang, Zhihua, Zhang, Chuankai, Li, Yutao, Lu, Shu, Steffens, Sabine, Mohanta, Sarajo, Weber, Christian, Habenicht, Andreas, Yin, Changjun, Ramji, Dipak, Biochemie, and RS: Carim - B01 Blood proteins & engineering

Subjects
RNA, Messenger/genetics, Atherosclerosis/genetics, Sequence Analysis, RNA, Humans, Oligonucleotide Array Sequence Analysis/methods, RNA, Messenger/genetics, RNA/genetics, Gene Expression Profiling/methods, Single-Cell Analysis, Laser Capture Microdissection/methods, Sequence Analysis
Abstract

A major goal of methodologies related to large scale gene expression analyses is to initiate comprehensive information on transcript signatures in single cells within the tissue's anatomy. Until now, this could be achieved in a stepwise experimental approach: (1) identify the majority of transcripts in a single cell (single cell transcriptome); (2) provide information on transcripts on multiple cell subtypes in a complex sample (cell heterogeneity); and (3) give information on each cell's spatial location within the tissue (zonation transcriptomics). Such genetic information will allow construction of functionally relevant gene expression maps of single cells of a given anatomically defined tissue compartment and thus pave the way for subsequent analyses, including their epigenetic modifications. Until today these aims have not been achieved in the area of cardiovascular disease research though steps toward these goals become apparent: laser capture microdissection (LCM)-based mRNA expression microarrays of atherosclerotic plaques were applied to gain information on local gene expression changes during disease progression, providing limited spatial resolution. Moreover, while LCM-derived tissue RNA extracts have been shown to be highly sensitive and covers a range of 10-16,000 genes per array/small amount of RNA, its original promise to isolate single cells from a tissue section turned out not to be practicable because of the inherent contamination of the cell's RNA of interest with RNA from neighboring cells. Many shortcomings of LCM-based analyses have been overcome using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) technologies though scRNA-seq also has several limitations including low numbers of transcripts/cell and the complete loss of spatial information. Here, we describe a protocol toward combining advantages of both techniques while avoiding their flaws.

Published
2022

2. Cell-Type-Specific Gene Expression Profiling in Adult Mouse Brain Reveals Normal and Disease-State Signatures

Author

Merienne, Nicolas, Meunier, Cécile, Schneider, Anne, Seguin, Jonathan, Nair, Satish, Rocher, Anne, Le Gras, Stéphanie, Keime, Celine, Faull, Richard, Pellerin, Luc, Chatton, Jean-Yves, Neri, Christian, Mérienne, Karine, Déglon, Nicole, Centre Hospitalier Universitaire Vaudois [Lausanne] (CHUV), Université de Lausanne (UNIL), Laboratoire de neurosciences cognitives et adaptatives (LNCA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU), Adaptation Biologique et Vieillissement = Biological Adaptation and Ageing (B2A), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Auckland [Auckland], Centre de résonance magnétique des systèmes biologiques (CRMSB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB), Résonance magnétique des systèmes biologiques (RMSB), Université Bordeaux Segalen - 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Subjects
Male, [SDV]Life Sciences [q-bio], striatum, [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, HD patients, Mice, Transgenic, Laser Capture Microdissection, Epigenesis, Genetic, Mice, transcriptomics, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Animals, Humans, RNA, Messenger, epigenetics, HD transgenic mice, Brain/metabolism, DNA/chemistry, Gene Expression Profiling/methods, Huntington Disease/genetics, Huntington Disease/metabolism, Laser Capture Microdissection/methods, MicroRNAs/metabolism, Nucleic Acid Conformation, RNA, Messenger/metabolism, Transcription Factors/metabolism, Huntington’s disease, cell-type-specific profiling, Gene Expression Profiling, Brain, DNA, MicroRNAs, Huntington Disease, Transcription Factors
Abstract

International audience; The role of brain cell-type-specific functions and profiles in pathological and non-pathological contexts is still poorly defined. Such cell-type-specific gene expression profiles in solid, adult tissues would benefit from approaches that avoid cellular stress during isolation. Here, we developed such an approach and identified highly selective transcriptomic signatures in adult mouse striatal direct and indirect spiny projection neurons, astrocytes, and microglia. Integrating transcriptomic and epigenetic data, we obtained a comprehensive model for cell-type-specific regulation of gene expression in the mouse striatum. A cross-analysis with transcriptomic and epigenomic data generated from mouse and human Huntington’s disease (HD) brains shows that opposite epigenetic mechanisms govern the transcriptional regulation of striatal neurons and glial cells and may contribute to pathogenic and compensatory mechanisms. Overall, these data validate this less stressful method for the investigation of cellular specificity in the adult mouse brain and demonstrate the potential of integrative studies using multiple databases.

Published
2019

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