طرق لتمكين النسخ المكاني لأنسجة العظام
مايو 3, 2024
هنا ، نصف طريقة تسمح بإزالة الكلس من أنسجة العظام التي تم الحصول عليها حديثا والحفاظ على الحمض النووي الريبي عالي الجودة. كما تم توضيح طريقة لتقسيم عينات الفورمالين الثابتة من البارافين (FFPE) للعظام غير المنزوعة المعادن للحصول على نتائج جيدة النوعية إذا لم تكن الأنسجة الطازجة متوفرة أو لا يمكن جمعها.
هدفنا هو إيجاد طرق علاجية أفضل لعلاج سرطان العظام البشري المسمى الساركوما العظمية. من أجل القيام بذلك ، نريد الكشف عن العمليات البيولوجية المسؤولة عن ظهور هذا الورم وقبل كل شيء عن تطور ورم خبيث ، وهو حذف سبب وفاة المريض. من خلال استخدام تحليل النسخ المكاني على العديد من العينات المتطابقة من ورم خبيث في خط الساركوما العظمية الأولية البشرية ، حددنا العديد من مجموعات الخلايا المشتركة للمرضى المقيمين داخل مناطق الورم ، ومن خلال مقارنتها ، حددنا العديد من الجينات الرئيسية التي قد تمثل أهدافا علاجية قيمة لمنع ورم خبيث في الرئة.
كان تحليل النسخ الخاص لأنسجة القلب ، مثل العظام ، صعبا للغاية بسبب عدم القدرة على الحفاظ على الحمض النووي الريبي عالي الجودة ومورفولوجيا الأنسجة ، وفي نفس الوقت معالجة أنسجة القلب للتقسيم. يعالج بروتوكولنا هذه الفجوة ، مما يسمح للباحثين بتطبيق تحليل النسخ الخاص بنجاح أيضا على أنسجة القلب.
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة طريقة لإزالة الكلس من أنسجة العظام مع الحفاظ على جودة عالية من الـ RNA، وهو أمر ضروري لتحليل الترانسكريبتوميك المكاني. كما تصف تقنية لتقطيع عينات FFPE من العظام غير منزوعة المعادن، مما يضمن الحصول على نتائج جيدة عندما لا تتوفر الأنسجة الطازجة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم الأورام
- التكنولوجيا الحيوية
خلفية علمية
- الساركوما العظمية هي سرطان عظمي بشري يتميز بقدرة عالية على الانتقال.
- يعد الانتقال المسبب الرئيسي للوفاة لدى مرضى الساركوما العظمية.
- يُعد تحليل النسخ المكاني (Spatial transcriptomic analysis) تحديًا بسبب مشكلات الحفاظ على الحمض النووي الريبوزي (RNA).
- غالبًا ما تؤدي الطرق الحالية إلى الإضرار بmورفولوجيا الأنسجة.
الغرض من الدراسة
- لتحديد العمليات البيولوجية المشاركة في الساركوما العظمية وانتشارها.
- للكشف عن الجينات الرئيسية التي يمكن أن تكون أهدافاً علاجية.
- لتحسين جودة RNA من أجل تحليل النسخ المكاني لأنسجة العظام.
الطرق المستخدمة
- إزالة الكالسيوم من الأنسجة العظمية للحفاظ على RNA.
- تقطيع عينات FFPE للتحليل.
- تحليل النسخ المكاني (Spatial transcriptomic analysis) على عينات متطابقة.
- مقارنة الأورام الأولية والنقائل لتحديد المجموعات الخلوية المشتركة.
النتائج الرئيسية
- تحديد الجينات الرئيسية المرتبطة بنقائل الرئة في الساركوما العظمية.
- الحفاظ بنجاح على جودة الـ RNA في أنسجة العظام منزوعة الكالسيوم.
- تعزيز القدرة على إجراء تحليل الترانسكريبتوميك المكاني على أنواع الأنسجة الصعبة.
- اكتشاف أهداف علاجية محتملة لمنع النقائل.
الاستنتاجات
- تتيح الطرق المطورة تحليلاً أفضل للساركوما العظمية وانتشاراتها الورمية.
- يمكن لتقنيات حفظ RNA المحسنة أن تساعد في الأبحاث المستقبلية.
- قد تساهم النتائج في تطوير استراتيجيات علاجية جديدة.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تعالج الترانسكريبتوميات المكانية لأنسجة العظام فجوة حرجة في فهم التنظيم المكاني للتعبير الجيني في الأنسجة الصلبة، مما يؤثر بشكل مباشر على التحقق من الأهداف والحد من المخاطر الآلية في أبحاث الأورام. وتتيح هذه الطريقة الحفاظ على جودة RNA والسلامة النسيجية، مما يدعم الثقة التنبؤية في الاكتشافات المبكرة والدراسات الانتقالية لأنواع سرطانات العظام مثل osteosarcoma. كما يعزز دمجها عملية صنع القرار في مجموعة المشاريع البحثية من خلال تمكين إجراء تحليلات مكانية قوية في أنواع الأنسجة التي كان يتعذر الوصول إليها سابقاً.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير للصناعات الدوائية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح التنميط الترانسكريبتومي ذو الدقة المكانية في العظام، مما يدعم التحقق الوظيفي من الأهداف في علم الأورام.
- يسهل تحديد المجموعات الخلوية وأنماط التعبير الجيني ذات الصلة ببدء الأورام وانتشارها.
- يدعم تقليل المخاطر الميكانيكية من خلال توضيح السياق المكاني للأهداف المرشحة في الأنسجة ذات الصلة بالمرض.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر بروتوكولات مصادق عليها لتحضير مقاطع أنسجة عظمية مع الحفاظ على الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبنية المورفولوجية.
- يمكّن من التوليد القابل للتكرار لبيانات التعبير الجيني المكاني الكمي للاختبارات اللاحقة.
- يدعم توحيد المقاييس وقابلية التوسع لسير عمل النسخ المكاني عالي الإنتاجية.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- يربط مخرجات النسخ المكاني (spatial transcriptomic) بنماذج ذات صلة بالمرض من الساركوما العظمية الأولية والنقيلية.
- يتيح الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري من خلال دعم تقييم المؤشرات الحيوية والأهداف في عينات الأنسجة السريرية.
- يسهل اتخاذ قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر من خلال توفير بيانات جزيئية مكانية قوية من بنوك الأنسجة المؤرشفة.
تكامل مسار العمل وسير العمل
تربط هذه الطريقة بين مرحلة الاكتشاف المبكر والأبحاث الانتقالية من خلال تمكين تحليل النسخ المكاني لكل من أنسجة العظام الطازجة والمؤرشفة، مما يدعم سير العمل بدءاً من تحديد الهدف وصولاً إلى التحقق قبل السريري.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات وتوضيح المسارات من خلال رسم خرائط التعبير الجيني في الموقع (in situ) داخل أورام العظام والنقائل الورمية.
- الفحص: توفر بيانات مكانية كمية وقابلة للتكرار، وتكون مناسبة للتحليلات المقارنة عبر مختلف الحالات والنقاط الزمنية.
- التحليلات: تقدم مقاييس سلامة الحمض النووي الريبي (مثل DV200) وقراءات التعبير الجيني المكاني لإجراء تحليل إحصائي قوي.
- الأبحاث الانتقالية: تتيح مواءمة المؤشرات الحيوية والدراسات الميكانيكية في عينات الأنسجة المخزنة ذات الصلة سريريًا.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تضع بروتوكولًا معياريًا وقابلاً لإعادة الاستخدام لعلم النسخ المكاني في الأنسجة الصلبة عبر محافظ أبحاث الأورام.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في أبحاث سرطان العظام.
- القيمة التشغيلية: توحد عمليات معالجة الأنسجة وحفظ الـ RNA لضمان سير عمل قابل للتكرار في النسخ الجيني المكاني.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف وكفاءة رأس المال من خلال تمكين تحليلات مكانية قوية في أنواع الأنسجة الصعبة.
- تأثير المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر والنهوض بأصول أبحاث الأورام التي تستهدف العظام والأمراض النقيلية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في معالجة الأنسجة، وإزالة التكلس، وتقييم جودة RNA.
- يتطلب الوصول إلى أجهزة متخصصة لعمل المقاطع والتحليل النسخي المكاني.
- يستلزم توحيداً دقيقاً للمعايير بين الفرق لضمان قابلية التكرار وجودة البيانات.
- قد يكون التكيف مطلوباً لأنواع العظام المختلفة أو حالات الأنسجة المؤرشفة.
- يمكن أن تؤدي فترات إزالة التكلس الممتدة إلى إضعاف سلامة RNA، لذا يجب تجنبها.
