स्थानिक ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और प्रोटिओमिक्स पूरक जानकारी प्रदान करते हैं जिसने जटिल जैविक प्रक्रियाओं के बारे में हमारी समझ को बदल दिया। हालाँकि, इन तौर-तरीकों का प्रायोगिक एकीकरण सीमित है।
स्पैटियल प्रोटीन और ट्रांस्क्रिप्टोम सीक्वेंसिंग (स्पॉट्स) नामक एक नई विधि अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन पर किसी अंग या ट्यूमर में कोशिकाओं की पहचान और गतिविधियों को उजागर कर सकती है। के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित किया गया वेल कॉर्नेल मेडिसिन, न्यूयॉर्क-प्रेस्बिटेरियन, और न्यूयॉर्क जीनोम सेंटर, SPOTS अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन पर किसी अंग या ट्यूमर में कोशिकाओं की पहचान और गतिविधियों को उजागर कर सकता है।
तकनीक जीन गतिविधि के पैटर्न और आवश्यक की उपस्थिति को रिकॉर्ड करते हुए कोशिकाओं के सटीक स्थानों के बारे में जानकारी संरक्षित करती है प्रोटीन ऊतक के नमूनों की कोशिकाओं में। इससे अंगों के जटिल, डेटा-समृद्ध "मानचित्र" बनाना संभव हो जाता है, जिसमें बीमार और ट्यूमर वाले अंग भी शामिल हैं, जो बुनियादी और नैदानिक अनुसंधान दोनों में बेहद सहायक हो सकते हैं।
अध्ययन के सह-वरिष्ठ लेखक डॉ. डैन लैंडौ, हेमेटोलॉजी और मेडिकल ऑन्कोलॉजी विभाग में मेडिसिन के एसोसिएट प्रोफेसर और वेइल कॉर्नेल मेडिसिन में सैंड्रा और एडवर्ड मेयर कैंसर सेंटर के सदस्य और न्यूयॉर्क जीनोम सेंटर में एक मुख्य संकाय सदस्य हैं। कहा, "यह तकनीक रोमांचक है क्योंकि यह हमें कोशिकाओं के प्रकार, कोशिका गतिविधियों और कोशिका-से-कोशिका अंतःक्रिया सहित ऊतकों के स्थानिक संगठन को मैप करने की अनुमति देती है, जैसा पहले कभी नहीं हुआ।"
नया दृष्टिकोण वैज्ञानिकों और इंजीनियरों द्वारा सूक्ष्म स्तर पर "देखने" के अधिक प्रभावी साधन बनाने की एक बड़ी पहल का एक हिस्सा है कि अंग और ऊतक कैसे कार्य करते हैं। हाल के वर्षों में अनुसंधान में महत्वपूर्ण प्रगति देखी गई है, विशेष रूप से एकल कोशिकाओं या छोटे समूहों में जीन गतिविधि और डेटा की अन्य परतों की प्रोफाइलिंग के तरीकों में। कोशिकाओं. हालाँकि, ऊतकों के भीतर प्रोफ़ाइल कोशिकाओं के मूल स्थान के बारे में जानकारी पुनर्प्राप्त करने की आवश्यकता है, क्योंकि ये दृष्टिकोण अक्सर ऊतकों के टूटने और कोशिकाओं को उनके पड़ोसियों से अलग करने के लिए कहते हैं। नई तकनीक उस स्थानिक डेटा को भी रिकॉर्ड करती है, और यह उत्कृष्ट रिज़ॉल्यूशन के साथ ऐसा करती है।
यह विधि आंशिक रूप से मौजूदा 10x जीनोमिक्स तकनीक पर आधारित है। यह सामान्य माइक्रोस्कोप-आधारित पैथोलॉजी विधियों के साथ ऊतक नमूनों की इमेजिंग के लिए उपयुक्त ग्लास स्लाइड का उपयोग करता है, लेकिन हजारों विशेष जांच अणुओं के साथ भी लेपित होता है।
प्रत्येक जांच अणु का रासायनिक "बारकोड" स्लाइड पर उसके द्वि-आयामी स्थान की पहचान करता है। स्लाइड पर जांच अणु पकड़ लेते हैं संदेशवाहक आरएनए (एमआरएनए), अनिवार्य रूप से पड़ोसी कोशिकाओं से सक्रिय जीन की प्रतिलेख, जब एक पतले कटा हुआ ऊतक का नमूना स्लाइड पर रखा जाता है, तो इसकी कोशिकाएं पारगम्य हो जाती हैं। प्रक्रिया में डिजाइनर एंटीबॉडी का उपयोग किया जाता है, और वे ऊतक में रुचि के अद्वितीय जांच अणुओं और प्रोटीन से जुड़ते हैं।
शोधकर्ता एकत्रित एमआरएनए और चुने हुए प्रोटीन की त्वरित और स्वचालित रूप से पहचान कर सकते हैं और उन्हें पूरे ऊतक नमूने में उनके मूल स्थानों पर सटीक रूप से मैप कर सकते हैं। उत्पादित मानचित्रों पर स्वतंत्र रूप से या नमूने की नियमित पैथोलॉजी इमेजिंग की तुलना में विचार किया जा सकता है।
एक स्वस्थ चूहे की तिल्ली के ऊतक पर, टीम ने इस अंग की जटिल कार्यात्मक वास्तुकला को दिखाने के लिए SPOTS का उपयोग किया, जिसमें विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के समूह, उनकी कार्यात्मक अवस्थाएँ और कोशिकाओं के स्थान के आधार पर वे अवस्थाएँ कैसे बदलती हैं।
शोधकर्ताओं ने माउस ब्रेस्ट ट्यूमर की सेलुलर संरचना को मैप करने के लिए SPOTS का भी उपयोग किया, जिसमें इसके उपयोग की क्षमता पर प्रकाश डाला गया कैंसर अनुसंधान. उत्पन्न मानचित्र ने मैक्रोफेज और प्रतिरक्षा कोशिकाओं को दो अलग-अलग अवस्थाओं में दिखाया, प्रत्येक को एक अलग प्रोटीन मार्कर द्वारा दर्शाया गया: एक स्थिति सक्रिय थी और ट्यूमर से जूझ रही थी, जबकि दूसरी प्रतिरक्षा-दमनकारी थी और ट्यूमर को ढालने के लिए एक बाधा स्थापित कर रही थी।
न्यूयॉर्क-प्रेस्बिटेरियन/वेइल कॉर्नेल मेडिकल सेंटर के ऑन्कोलॉजिस्ट डॉ. लैंडौ, कहा, "हम देख सकते हैं कि ये दो मैक्रोफेज उपसमुच्चय ट्यूमर के विभिन्न क्षेत्रों में पाए जाते हैं और विभिन्न कोशिकाओं के साथ बातचीत करते हैं - और माइक्रोएन्वायरमेंट में अंतर संभवतः उनके अलग-अलग गतिविधि राज्यों को चला रहा है।"
"ट्यूमर प्रतिरक्षा वातावरण के ऐसे विवरण - विवरण जो अक्सर ट्यूमर के भीतर प्रतिरक्षा कोशिकाओं की विरलता के कारण हल नहीं किए जा सकते हैं - यह समझाने में मदद कर सकते हैं कि कुछ मरीज़ क्यों प्रतिक्रिया करते हैं प्रतिरक्षा बढ़ाने वाली चिकित्सा और कुछ ऐसा नहीं करते हैं, और इस प्रकार भविष्य की इम्यूनोथेरेपी के डिज़ाइन को सूचित कर सकते हैं।"
“SPOTS के इस प्रारंभिक संस्करण में एक स्थानिक रिज़ॉल्यूशन है जैसे कि परिणामी डेटासेट का प्रत्येक “पिक्सेल” कम से कम कई कोशिकाओं के लिए जीन गतिविधि की जानकारी जोड़ता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि प्रमुख सेलुलर जानकारी की अन्य परतों को जोड़ते हुए जल्द ही इस रिज़ॉल्यूशन को एकल कोशिकाओं तक सीमित कर दिया जाएगा।
जर्नल संदर्भ:
- बेन-चेट्रिट, एन., नीयू, एक्स., स्वेट, एडी एट अल। प्रोटीन मार्करों के साथ संपूर्ण ट्रांस्क्रिप्टोम स्थानिक प्रोफाइलिंग का एकीकरण। नेट बायोटेक्नोल (2023)। DOI: 10.1038/एस41587-022-01536-3
