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Multimodal profiling of single-cell morphology, electrophysiology, and gene expression using Patch-seq

表型 电生理学 计算生物学 基因表达谱 转录组 生物 单细胞分析 基因表达 单细胞测序 神经科学 膜片钳 细胞 基因 生物信息学 遗传学 外显子组测序
作者
Cathryn R. Cadwell,Federico Scala,Shuang Li,Giulia Livrizzi,Shan Shen,Rickard Sandberg,Xiaolong Jiang,Andreas S. Tolias
出处
期刊:Nature Protocols [Nature Portfolio]
卷期号:12 (12): 2531-2553 被引量:138
标识
DOI:10.1038/nprot.2017.120
摘要

This protocol describes how to integrate whole-cell patch-clamp in single neurons from mouse brain tissue slices with single-cell RNA sequencing and morphological recovery. Neurons exhibit a rich diversity of morphological phenotypes, electrophysiological properties, and gene-expression patterns. Understanding how these different characteristics are interrelated at the single-cell level has been difficult because of the lack of techniques for multimodal profiling of individual cells. We recently developed Patch-seq, a technique that combines whole-cell patch-clamp recording, immunohistochemistry, and single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) to comprehensively profile single neurons from mouse brain slices. Here, we present a detailed step-by-step protocol, including modifications to the patching mechanics and recording procedure, reagents and recipes, procedures for immunohistochemistry, and other tips to assist researchers in obtaining high-quality morphological, electrophysiological, and transcriptomic data from single neurons. Successful implementation of Patch-seq allows researchers to explore the multidimensional phenotypic variability among neurons and to correlate gene expression with phenotype at the level of single cells. The entire procedure can be completed in ∼2 weeks through the combined efforts of a skilled electrophysiologist, molecular biologist, and biostatistician.
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