Transkriptomik spasial dan proteomik memberikan informasi pelengkap yang mengubah pemahaman kita tentang proses biologis yang kompleks. Namun, Integrasi eksperimental modalitas ini terbatas.
Sebuah metode baru yang disebut Spatial PrOtein and Transcriptome Sequencing (SPOTS) dapat menerangi identitas dan aktivitas sel di seluruh organ atau tumor dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dikembangkan oleh para peneliti di Weill Cornell Medicine, NewYork-Presbyterian, dan New York Genome Center, SPOTS dapat menerangi identitas dan aktivitas sel di seluruh organ atau tumor dengan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Teknik ini menyimpan informasi tentang lokasi sel yang tepat sambil mencatat pola aktivitas gen dan keberadaan sel-sel penting protein dalam sel di seluruh sampel jaringan. Hal ini memungkinkan pembuatan “peta” organ yang rumit dan kaya data, termasuk organ yang sakit dan tumor, yang mungkin sangat membantu baik dalam penelitian dasar maupun klinis.
Rekan penulis senior studi, Dr. Dan Landau, seorang profesor kedokteran di Divisi Hematologi dan Onkologi Medis dan anggota Pusat Kanker Sandra dan Edward Meyer di Weill Cornell Medicine dan anggota fakultas inti di New York Genome Center, dikatakan, “Teknologi ini menarik karena memungkinkan kita memetakan organisasi spasial jaringan, termasuk jenis sel, aktivitas sel, dan interaksi sel ke sel, dengan cara yang belum pernah ada sebelumnya.”
Pendekatan baru ini merupakan bagian dari inisiatif yang lebih besar yang dilakukan oleh para ilmuwan dan insinyur untuk menciptakan cara yang lebih efektif dalam “melihat” pada tingkat mikroskopis bagaimana organ dan jaringan berfungsi. Beberapa tahun terakhir telah terlihat kemajuan yang signifikan dalam penelitian, terutama dalam metode pembuatan profil aktivitas gen dan lapisan data lainnya dalam sel tunggal atau kelompok kecil. sel. Namun, informasi mengenai penempatan asli sel-sel yang diprofilkan di dalam jaringan perlu diperoleh kembali, karena pendekatan ini sering kali memerlukan pemecahan jaringan dan pemisahan sel dari sel tetangganya. Teknik baru ini juga mencatat data spasial tersebut, dan melakukannya dengan resolusi yang sangat baik.
Metode ini sebagian didasarkan pada teknologi 10x Genomics yang ada. Ia menggunakan slide kaca yang cocok untuk pencitraan sampel jaringan dengan metode patologi berbasis mikroskop biasa, tetapi juga dilapisi dengan ribuan molekul probe tertentu.
“Barcode” kimia setiap molekul probe mengidentifikasi lokasi dua dimensinya pada slide. Molekul probe pada slide menangkap RNA pembawa pesan (mRNA), pada dasarnya merupakan transkrip gen yang diaktifkan, dari sel-sel di sekitarnya. Ketika sampel jaringan yang diiris tipis ditempatkan pada kaca objek, sel-selnya menjadi permeabel. Antibodi perancang digunakan dalam prosedur ini, dan mereka menempel pada molekul probe unik dan protein yang diinginkan dalam jaringan.
Para peneliti dapat dengan cepat dan otomatis mengidentifikasi mRNA yang dikumpulkan dan protein yang dipilih dan secara tepat memetakannya ke lokasi aslinya di seluruh sampel jaringan. Peta yang dihasilkan dapat dipertimbangkan secara independen atau dibandingkan dengan pencitraan patologi rutin sampel.
Pada jaringan limpa tikus yang sehat, tim menggunakan SPOTS untuk menunjukkan arsitektur fungsional yang rumit dari organ ini, termasuk kelompok berbagai jenis sel, status fungsionalnya, dan bagaimana status tersebut berubah bergantung pada penempatan sel.
Para peneliti juga menggunakan SPOTS untuk memetakan struktur seluler tumor payudara tikus, menyoroti potensi penggunaannya penelitian kanker. Peta yang dihasilkan menunjukkan makrofag, dan sel kekebalan, dalam dua keadaan berbeda, masing-masing ditandai dengan penanda protein berbeda: satu kondisi aktif dan melawan tumor, sementara kondisi lainnya bersifat imunosupresif dan membentuk penghalang untuk melindungi tumor.
Dr Landau, ahli onkologi di NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center, tersebut, “Kita dapat melihat bahwa kedua subset makrofag ini ditemukan di area tumor yang berbeda dan berinteraksi dengan sel yang berbeda—dan perbedaan dalam lingkungan mikro kemungkinan besar mendorong status aktivitas mereka yang berbeda.”
“Rincian lingkungan kekebalan tumor—detail yang seringkali tidak dapat diselesaikan karena jarangnya sel kekebalan dalam tumor—mungkin membantu menjelaskan mengapa beberapa pasien merespons terhadap terapi peningkatan kekebalan tubuh dan ada pula yang tidak, sehingga dapat menjadi masukan bagi rancangan imunoterapi di masa depan.”
“SPOTS versi awal ini memiliki resolusi spasial sehingga setiap “piksel” dari kumpulan data yang dihasilkan merangkum informasi aktivitas gen untuk setidaknya beberapa sel. Namun, para peneliti berharap dapat segera mempersempit resolusi ini ke sel tunggal sambil menambahkan lapisan informasi seluler penting lainnya.”
Referensi Jurnal:
- Ben-Chetrit, N., Niu, X., Swett, AD dkk. Integrasi seluruh profil spasial transkriptome dengan penanda protein. Nat Bioteknologi (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01536-3
