Methoden zur Ermöglichung der räumlichen Transkriptomik von Knochengewebe
3. Mai 2024
Hier beschreiben wir eine Methode, die die Entkalkung von frisch gewonnenem Knochengewebe und den Erhalt hochwertiger RNA ermöglicht. Es wird auch ein Verfahren zum Schneiden von FFPE-Proben (Formalin Fixed Paraffin Embedded) von nicht demineralisierten Knochen vorgestellt, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erhalten, wenn frisches Gewebe nicht verfügbar ist oder nicht entnommen werden kann.
Unser Ziel ist es, bessere Therapieansätze für die Behandlung eines menschlichen Knochenkrebses namens Osteosarkom zu finden. Um dies zu erreichen, wollen wir die biologischen Prozesse aufdecken, die für die Entstehung dieses Tumors und vor allem für die Entwicklung seiner Metastasen verantwortlich sind, die die Todesursache des Patienten löschen. Durch die Anwendung einer räumlichen Transkriptomik-Analyse an mehreren übereinstimmenden Proben von Metastasen der primären Osteosarkom-Linie des Menschen lokalisierten wir mehrere gemeinsame Patientenzellpopulationen, die sich in den Tumorbereichen befinden, und identifizierten durch deren Vergleich mehrere Schlüsselgene, die wertvolle therapeutische Ziele zur Verhinderung von Lungenmetastasen darstellen könnten.
Die spezielle Transkriptomik-Analyse von Herzgewebe, wie z. B. Knochen, war eine große Herausforderung, da es nicht möglich war, eine qualitativ hochwertige RNA und Gewebemorphologie zu erhalten und gleichzeitig das Herzgewebe für die Sektion zu verarbeiten. Unser Protokoll schließt diese Lücke und ermöglicht es Forschern, spezielle Transkriptomik-Analysen auch erfolgreich auf Herzgewebe anzuwenden.
Übersicht
Dieser Artikel stellt eine Methode zur Entkalkung von Knochengeweben vor, bei der hochwertige RNA erhalten bleibt, was für die räumliche Transkriptom-Analyse unerlässlich ist. Außerdem wird eine Technik zur Schnittführung von FFPE-Proben nicht demineralisierter Knochen beschrieben, die qualitativ gute Ergebnisse sicherstellt, wenn frische Gewebe nicht verfügbar sind.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Onkologie
- Biotechnologie
Hintergrund
- Osteosarkom ist ein menschlicher Knochenkrebs mit hohem Metastasierungspotential.
- Metastasen sind die häufigste Todesursache bei Patienten mit Osteosarkom.
- Die räumliche Transkriptom-Analyse ist aufgrund von Problemen bei der RNA-Konservierung schwierig.
- Bestehende Methoden beeinträchtigen oft die Gewebemorphologie.
Zweck der Studie
- Biologische Prozesse, die an Osteosarkom und dessen Metastasierung beteiligt sind, identifizieren.
- Schlüsselgene aufdecken, die als therapeutische Zielstrukturen dienen könnten.
- RNA-Qualität für die räumliche Transkriptomik-Analyse von Knochengeweben verbessern.
Verwendete Methoden
- Entkalkung von Knochengeweben zur Erhaltung von RNA.
- Schnittführung von FFPE-Proben zur Analyse.
- Räumliche transkriptomische Analyse an gepaarten Proben.
- Vergleich von Primärtumoren und Metastasen zur Identifizierung gemeinsamer Zellpopulationen.
Hauptergebnisse
- Identifizierung von Schlüsselgenen, die mit Lungenmetastasen beim Osteosarkom assoziiert sind.
- Erfolgreiche Erhaltung der RNA-Qualität in entmineralisierten Knochengeweben.
- Verbesserte Fähigkeit, eine räumliche Transkriptom-Analyse an anspruchsvollen Gewebetypen durchzuführen.
- Entdeckung potenzieller therapeutischer Zielstrukturen zur Verhinderung von Metastasen.
Schlussfolgerungen
- Die entwickelten Methoden ermöglichen eine verbesserte Analyse des Osteosarkoms und seiner Metastasierung.
- Verbesserte RNA-Konservierungstechniken können zukünftigen Forschungsarbeiten zugutekommen.
- Die Erkenntnisse könnten zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien beitragen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die räumliche Transkriptomik von Knochengewebe schließt eine entscheidende Lücke beim Verständnis der räumlichen Organisation der Genexpression in Hartgeweben und wirkt sich damit direkt auf die Zielvalidierung und die mechanistische Risikominderung in der Onkologie-Forschung aus. Diese Methode ermöglicht eine hochwertige RNA-Konservierung und histologische Integrität und stützt so die Vorhersagegenauigkeit in frühen Entdeckungs- und translationsmedizinischen Studien von Knochentumoren wie dem Osteosarkom. Durch ihre Integration werden Portfolio-Entscheidungen verbessert, da robuste räumliche Analysen in bisher unzugänglichen Gewebetypen ermöglicht werden.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine räumlich aufgelöste transkriptomische Profilierung im Knochen und unterstützt die funktionelle Validierung von Zielstrukturen in der Onkologie.
- Erleichtert die Identifizierung von Zellpopulationen und Genexpressionsmustern, die für die Tumorbildung und Metastasierung relevant sind.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung, indem der räumliche Kontext von Kandidatenzielen im krankheitsrelevanten Gewebe geklärt wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet validierte Protokolle zur Herstellung von Knochengewebeschnitten mit erhaltener RNA und Morphologie.
- Ermöglicht die reproduzierbare Erzeugung quantitativer räumlicher Genexpressionsdaten für nachgeschaltete Analysen.
- Unterstützt die Standardisierung und Skalierbarkeit von Assays für hochdurchsatzfähige räumliche Transkriptomik-Workflows.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt räumliche transkriptomische Ergebnisse in Bezug zu krankheitsrelevanten Modellen von primärem und metastatischem Osteosarkom.
- Ermöglicht Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung, indem die Beurteilung von Biomarkern und Zielstrukturen in klinischen Gewebeproben unterstützt wird.
- Erleichtert risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung, indem robuste räumliche molekulare Daten aus archivierten Gewebesammlungen bereitgestellt werden.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode verbindet die frühe Entdeckung mit der translationsmedizinischen Forschung, indem sie die räumliche Transkriptomik-Analyse sowohl frischer als auch archivierter Knochengewebe ermöglicht und Workflows von der Zielidentifizierung bis zur präklinischen Validierung unterstützt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen durch die Abbildung der Genexpression vor Ort in Knochentumoren und Metastasen.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative räumliche Daten, die für vergleichende Analysen unter verschiedenen Bedingungen und zu verschiedenen Zeitpunkten geeignet sind.
- Analytik: Bietet Metriken zur RNA-Integrität (z. B. DV200) und räumliche Genexpressionsauslesungen für eine robuste statistische Analyse.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die Biomarker-Ausrichtung und mechanistischen Studien an klinisch relevanten, eingelagerten Gewebeproben.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Etabliert einen standardisierten, wiederverwendbaren Protokollansatz für die räumliche Transkriptomik in harten Geweben über verschiedene Onkologie-Portfolios hinweg.
Operationelle und unternehmensweite Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der Knochenkrebsforschung.
- Operativer Wert: Standardisiert die Gewebeaufbereitung und RNA-Konservierung für reproduzierbare räumliche Transkriptomik-Workflows.
- Strategischer Wert: Verbessert Go/No-Go-Entscheidungen und Kapitalnutzungseffizienz, indem robuste räumliche Analysen in anspruchsvollen Gewebetypen ermöglicht werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung onkologischer Wirkstoffe, die Knochen- und metastatische Erkrankungen targetieren.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Gewebeaufbereitung, Dekalzifizierung und Beurteilung der RNA-Qualität.
- Setzt Zugang zu spezialisierten Geräten für die Schnittführung und die räumliche Transkriptom-Analyse voraus.
- Erfordert eine strenge Standardisierung über Teamgrenzen hinweg, um Reproduzierbarkeit und Datengüte sicherzustellen.
- Kann je nach Knochentyp oder Zustand archivierter Gewebeproben Anpassungen erfordern.
- Längere Dekalzifizierungszeiten können die RNA-Integrität beeinträchtigen und sollten vermieden werden.
