توفر النسخ المكانية والبروتيوميات معلومات تكميلية حولت فهمنا للعمليات البيولوجية المعقدة. ومع ذلك ، فإن التكامل التجريبي لهذه الطرائق محدود.
يمكن لطريقة جديدة تسمى Spatial PrOtein and Transcriptome Sequencing (SPOTS) إلقاء الضوء على هويات وأنشطة الخلايا في جميع أنحاء العضو أو الورم بدقة غير مسبوقة. تم تطويره بواسطة باحثين في طب وايل كورنيلو NewYork-Presbyterian و New York Genome Center ، يمكن لـ SPOTS إلقاء الضوء على هويات وأنشطة الخلايا في جميع أنحاء العضو أو الورم بدقة غير مسبوقة.
تحافظ هذه التقنية على معلومات حول المواقع الدقيقة للخلايا مع تسجيل أنماط النشاط الجيني ووجود الجينات الأساسية البروتينات في الخلايا عبر عينات الأنسجة. وهذا يجعل من الممكن إنشاء "خرائط" معقدة وغنية بالبيانات للأعضاء ، بما في ذلك الأعضاء المريضة والأورام ، والتي قد تكون مفيدة للغاية في كل من البحوث الأساسية والسريرية.
المؤلف الرئيسي المشارك للدراسة الدكتور دان لانداو ، أستاذ الطب المساعد في قسم أمراض الدم والأورام الطبية وعضو في مركز ساندرا وإدوارد ماير للسرطان في طب وايل كورنيل وعضو هيئة التدريس الأساسي في مركز جينوم نيويورك ، قال، "هذه التكنولوجيا مثيرة لأنها تسمح لنا برسم خريطة التنظيم المكاني للأنسجة ، بما في ذلك أنواع الخلايا وأنشطة الخلايا والتفاعلات بين خلية وأخرى ، كما لم يحدث من قبل."
النهج الجديد هو جزء من مبادرة أكبر من قبل العلماء والمهندسين لخلق وسائل أكثر فعالية "لرؤية" على المستوى المجهري كيف تعمل الأعضاء والأنسجة. شهدت السنوات الأخيرة تطورات كبيرة في البحث ، لا سيما في طرق تحديد نشاط الجين وطبقات أخرى من البيانات في خلايا مفردة أو مجموعات صغيرة من الخلايا. ومع ذلك ، يجب استعادة المعلومات المتعلقة بالمواضع الأصلية للخلايا المحددة داخل الأنسجة ، لأن هذه الأساليب تطلب في كثير من الأحيان تحطيم الأنسجة وفصل الخلايا عن جيرانها. تقوم التقنية الجديدة أيضًا بتسجيل تلك البيانات المكانية ، وهي تقوم بذلك بدقة ممتازة.
تعتمد الطريقة جزئيًا على تقنية 10x Genomics الحالية. وهي تستخدم شرائح زجاجية مناسبة لتصوير عينات الأنسجة باستخدام طرق علم الأمراض العادية القائمة على المجهر ، ولكنها مغلفة أيضًا بآلاف جزيئات المسبار الخاصة.
يحدد "الباركود" الكيميائي لكل جزيء مسبار موقعه ثنائي الأبعاد على الشريحة. تمسك جزيئات المسبار الموجودة على الشريحة الرنا الرسول (mRNAs) ، وهي في الأساس نسخ الجينات المنشطة ، من الخلايا المجاورة عند وضع عينة من الأنسجة الرقيقة على الشريحة ، تصبح خلاياها قابلة للاختراق. تُستخدم الأجسام المضادة المصممة في الإجراء ، وهي ترتبط بجزيئات المسبار الفريدة والبروتينات ذات الأهمية في الأنسجة.
يمكن للباحثين تحديد جزيئات الرنا المرسال التي تم جمعها والبروتينات المختارة بسرعة وتلقائية وتحديد مواقعها الأصلية بدقة في جميع أنحاء عينة الأنسجة. يمكن النظر في الخرائط المنتجة بشكل مستقل أو بالمقارنة مع التصوير الروتيني لعلم الأمراض للعينة.
على أنسجة طحال فأر سليم ، استخدم الفريق SPOTS لإظهار البنية الوظيفية المعقدة لهذا العضو ، بما في ذلك مجموعات من أنواع الخلايا المختلفة ، وحالاتها الوظيفية ، وكيف تتغير هذه الحالات اعتمادًا على مواضع الخلايا.
استخدم الباحثون أيضًا SPOTS لرسم خريطة التركيب الخلوي لورم ثدي الفأر ، مع إبراز إمكانية استخدامه في أبحاث السرطان. أظهرت الخريطة التي تم إنشاؤها الضامة ، والخلايا المناعية ، في حالتين مختلفتين ، كل واحدة مشار إليها بعلامة بروتين مختلفة: كانت حالة واحدة نشطة وتكافح الأورام ، بينما كانت الأخرى مثبطة للمناعة وتؤسس حاجزًا لحماية الورم.
دكتور لانداو ، طبيب أورام في مركز نيويورك المشيخي / وايل كورنيل الطبي ، محمد, "يمكننا أن نرى أن هاتين المجموعتين الفرعيتين من البلاعم موجودتان في مناطق مختلفة من الورم وتتفاعلان مع خلايا مختلفة - ومن المحتمل أن يكون هذا الاختلاف في البيئة المكروية هو الدافع لحالات نشاطهما المتميزة."
"مثل هذه التفاصيل الخاصة بالبيئة المناعية للورم - التفاصيل التي غالبًا لا يمكن حلها بسبب تناثر الخلايا المناعية داخل الأورام - قد تساعد في تفسير سبب استجابة بعض المرضى العلاج المعزز للمناعة والبعض الآخر لا يفعل ذلك ، وبالتالي يمكن أن تساعد في تصميم العلاجات المناعية في المستقبل ".
"يحتوي هذا الإصدار الأولي من SPOTS على دقة مكانية مثل أن كل" بكسل "من مجموعة البيانات الناتجة يجمع معلومات النشاط الجيني لعدة خلايا على الأقل. ومع ذلك ، يأمل الباحثون قريبًا في تضييق هذا القرار على خلايا مفردة مع إضافة طبقات أخرى من المعلومات الخلوية الرئيسية ".
المرجع مجلة:
- بن شيتريت ، إن ، نيو ، إكس ، سويت ، إيه دي وآخرون. تكامل التنميط المكاني الكامل للنسخة مع علامات البروتين. نات للتكنولوجيا الحيوية (2023). معرف الهوية الرقمي: 10.1038 / s41587-022-01536-3
