Ruumiline transkriptoomika ja proteoomika pakuvad täiendavat teavet, mis muutis meie arusaama keerulistest bioloogilistest protsessidest. Nende meetodite eksperimentaalne integreerimine on aga piiratud.
Uus meetod, mida nimetatakse ruumiliste valkude ja transkriptsioonide järjestamiseks (SPOTS), võib enneolematu eraldusvõimega valgustada rakkude identiteeti ja tegevust kogu elundis või kasvajas. Teadlaste poolt välja töötatud aadressil Weill Cornelli ravim, NewYork-Presbyterian ja New Yorgi genoomikeskus, SPOTS suudab enneolematu eraldusvõimega valgustada rakkude identiteeti ja tegevust kogu elundis või kasvajas.
See meetod säilitab teabe rakkude täpse asukoha kohta, registreerides samal ajal geenide aktiivsuse mustreid ja oluliste elementide olemasolu valgud rakkudes koeproovide vahel. See võimaldab luua keerukaid andmerikkaid elundite, sealhulgas haigete elundite ja kasvajate "kaarte", mis võivad olla väga kasulikud nii alus- kui ka kliinilistes uuringutes.
Uuringu kaasautor dr Dan Landau, hematoloogia ja meditsiinilise onkoloogia osakonna meditsiinidotsent ning Weill Cornelli meditsiini Sandra ja Edward Meyeri vähikeskuse liige ning New Yorgi genoomikeskuse õppejõud, ütles, "See tehnoloogia on põnev, sest see võimaldab meil kaardistada kudede ruumilist korraldust, sealhulgas rakutüüpe, rakutegevust ja rakkudevahelisi interaktsioone, nagu ei kunagi varem."
Uus lähenemisviis on osa teadlaste ja inseneride suuremast algatusest, mille eesmärk on luua tõhusamad vahendid elundite ja kudede toimimiseks mikroskoopilisel tasandil. Viimastel aastatel on tehtud märkimisväärseid edusamme teadusuuringutes, eriti geenide aktiivsuse ja muude andmekihtide profileerimise meetodite osas üksikutes rakkudes või väikestes rakkude rühmades. rakkude. Teave profiilsete rakkude esialgsete kudedesse paigutamise kohta tuleb siiski taastada, kuna need lähenemisviisid nõuavad sageli kudede lagunemist ja rakkude eraldamist nende naabritest. Uus tehnika salvestab ka need ruumiandmed ja teeb seda suurepärase eraldusvõimega.
Meetod põhineb osaliselt olemasoleval 10x Genomics tehnoloogial. See kasutab klaasplaate, mis sobivad koeproovide kuvamiseks tavaliste mikroskoobipõhiste patoloogiameetoditega, kuid on kaetud ka tuhandete konkreetsete sondimolekulidega.
Iga sondi molekuli keemiline vöötkood tuvastab selle kahemõõtmelise asukoha slaidil. Slaidil olevad sondi molekulid haaravad messenger RNA-d (mRNA-d), peamiselt aktiveeritud geenide transkriptid naaberrakkudest, kui õhukeselt viilutatud koeproov asetatakse slaidile, muudetakse selle rakud läbilaskvaks. Protseduuris kasutatakse disainitud antikehi, mis kinnituvad koes huvipakkuvate ainulaadsete sondimolekulide ja valkude külge.
Teadlased saavad kiiresti ja automaatselt tuvastada kogutud mRNA-d ja valitud valgud ning kaardistada need kogu koeproovis täpselt nende algsesse asukohta. Koostatud kaarte võib vaadelda iseseisvalt või võrreldes proovi tavapärase patoloogia kujutisega.
Terve hiirepõrna kudede puhul kasutas töörühm SPOTSi, et näidata selle organi keerulist funktsionaalset arhitektuuri, sealhulgas erinevate rakutüüpide klastreid, nende funktsionaalseid olekuid ja seda, kuidas need seisundid muutusid sõltuvalt rakkude paigutusest.
Teadlased kasutasid SPOTS-i ka hiire rinnakasvaja rakulise struktuuri kaardistamiseks, tõstes esile selle potentsiaali kasutada vähiuuringud. Loodud kaardil oli näha makrofaage ja immuunrakke kahes erinevas olekus, millest igaühel oli erinev valgumarker: üks seisund oli aktiivne ja võitles kasvajatega, teine aga immuunsupresseeriv ja tekitas kasvaja kaitsmiseks barjääri.
Dr Landau, NewYork-Presbyterian/Weill Cornelli meditsiinikeskuse onkoloog, ütles, "Me nägime, et need kaks makrofaagide alamhulka leidub kasvaja erinevates piirkondades ja interakteeruvad erinevate rakkudega - ja see erinevus mikrokeskkonnas põhjustab tõenäoliselt nende erinevaid aktiivsuse olekuid."
"Sellised kasvaja immuunkeskkonna üksikasjad - üksikasjad, mida sageli ei saa lahendada immuunrakkude hõreduse tõttu kasvajates - võivad aidata selgitada, miks mõned patsiendid reageerivad immuunsüsteemi tugevdav ravi ja mõned ei tee seda ning võivad seega anda teavet tulevaste immuunteraapiate kavandamisel.
"Sellel SPOTS-i esialgsel versioonil on selline ruumiline eraldusvõime, et saadud andmestiku iga "piksel" summeerib geeniaktiivsuse teabe vähemalt mitme raku kohta. Kuid teadlased loodavad peagi kitsendada selle eraldusvõime üksikutele rakkudele, lisades samal ajal muid põhiteabe kihte.
Ajakirja viide:
- Ben-Chetrit, N., Niu, X., Swett, AD jt. Kogu transkriptoomi ruumilise profiili integreerimine valgumarkeritega. Nat Biotechnol (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01536-3
