שיטות להפעלת תעתיק מרחבי של רקמות עצם
3 במאי 2024
כאן, אנו מתארים שיטה המאפשרת decalcification של רקמות עצם שהושגו טרי ושימור של RNA באיכות גבוהה. שיטה מודגמת גם לחיתוך דגימות פורמלין קבוע פרפין משובץ (FFPE) של עצמות לא demineralized כדי להשיג תוצאות באיכות טובה אם רקמות טריות אינן זמינות או לא ניתן לאסוף.
המטרה שלנו היא למצוא גישות טיפוליות טובות יותר לטיפול בסרטן עצם אנושי שנקרא אוסטאוסרקומה. לשם כך אנו רוצים לחשוף את התהליכים הביולוגיים האחראים להופעת הגידול הזה ובעיקר להתפתחות גרורותיו, שהיא מחיקת סיבת מותו של החולה. על ידי שימוש בניתוח שעתוק מרחבי על מספר דגימות תואמות של גרורות קו אוסטאוסרקומה ראשוניות אנושיות, איתרנו במספר אוכלוסיות תאים משותפים של חולים השוכנות בתוך אזורי הגידול, ועל ידי השוואה ביניהם, זיהינו מספר גנים מרכזיים שעשויים לייצג מטרות טיפוליות יקרות ערך למניעת גרורות ריאה.
ניתוח שעתוק מיוחד של רקמת לב, כגון עצם, היה מאתגר מאוד בגלל חוסר היכולת לשמר RNA באיכות טובה ומורפולוגיה של רקמות, ובמקביל לעבד את רקמת הלב לחתך. הפרוטוקול שלנו מטפל בפער זה, ומאפשר לחוקרים ליישם בהצלחה ניתוח שעתוק מיוחד גם על רקמות הלב.
סקירה כללית
מאמר זה מציג שיטה לדקלקציה של רקמות עצם תוך שימור RNA באיכות גבוהה, דבר החיוני לניתוח טרנסקריפטומי מרחבי. כמו כן, הוא מתאר טכניקה לחיתוך דגימות FFPE של עצמות שאינן דה-מינרליזציה, להבטחת תוצאות באיכות טובה כאשר רקמות טריות אינן זמינות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- אונקולוגיה
- ביוטכנולוגיה
רקע
- אוסטאוסרקומה היא סרטן עצם אנושי בעל פוטנציאל גרורי גבוה.
- גרורות הן הגורם המוביל למוות בקרב חולי אוסטאוסרקומה.
- ניתוח טרנסקריפטומי מרחבי הוא מאתגר בשל בעיות בשימור RNA.
- שיטות קיימות פוגעות לעיתים קרובות במורפולוגיה של הרקמה.
מטרת המחקר
- זיהוי תהליכים ביולוגיים המעורבים באוסטאוסרקומה ובגרורותיה.
- חשיפת גנים מרכזיים שעשויים לשמש כמטרות טיפוליות.
- שיפור איכות ה-RNA לצורך אנליזה של טרנסקריפטומיקה מרחבית של רקמות עצם.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- דה-קלציפיקציה של רקמות עצם לשמירה על RNA.
- חיתוך דגימות FFPE לצורך אנליזה.
- אנליזה טרנסקריפטומית מרחבית של דגימות תואמות.
- השוואה בין גידולים ראשוניים למטסטזות לצורך זיהוי אוכלוסיות תאים משותפות.
תוצאות עיקריות
- זיהוי גנים מרכזיים הקשורים לגרורות בריאות באוסטאוסרקומה.
- שימור מוצלח של איכות ה-RNA ברקמות עצם שעברו דקלציפיקציה.
- יכולת משופרת לביצוע אנליזה טרנסקריפטומית מרחבית בסוגי רקמות מאתגרים.
- גילוי מטרות טיפוליות פוטנציאליות למניעת גרורות.
מסקנות
- השיטות שפותחו מאפשרות ניתוח טוב יותר של אוסטאוסרקומה והגרורות שלה.
- טכניקות משופרות לשימור RNA עשויות לסייע במחקרים עתידיים.
- הממצאים עשויים לתרום לפיתוח של אסטרטגיות טיפוליות חדשות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
טרנסקריפטומיקה מרחבית של רקמת עצם נותנת מענה לפער קריטי בהבנת הארגון המרחבי של ביטוי גנים ברקמות קשות, מה שמשפיע ישירות על תיקוף מטרות והפחתת סיכונים מכניסטיים במחקר אונקולוגי. שיטה זו מאפשרת שימור איכותי של RNA ושמירה על השלמות ההיסטולוגית, ובכך תומכת בביטחון חיזוי בשלבי גילוי מוקדמים ובמחקרים תרגומיים של סרטני עצם כגון אוסטאוסרקומה. שילובה משפר את קבלת ההחלטות בניהול הפורטפוליו על ידי מתן אפשרות לניתוחים מרחביים חזקים בסוגי רקמות שבעבר לא היו נגישים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר מיפוי טרנסקריפטומי ברזולוציה מרחבית בעצם, ובכך תומך בתיקוף פונקציונלי של מטרות טיפוליות באונקולוגיה.
- מסייע בזיהוי אוכלוסיות תאים ודפוסי ביטוי גנים הרלוונטיים להתחלת גידולים ולגרורות.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי הבהרת ההקשר המרחבי של מטרות מועמדות ברקמה הרלוונטית למחלה.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מספק פרוטוקולים מתוקפים להכנת חתכי רקמת עצם עם RNA ומורפולוגיה משומרים.
- מאפשר יצירה ניתנת לשחזור של נתונים כמותיים של ביטוי גנים מרחבי עבור בדיקות המשך.
- תומך בסטנדרטיזציה של הבדיקה ובמדרגיות עבור תהליכי עבודה של טרנסקריפטומיקה מרחבית בתפוקה גבוהה.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מבצע התאמה בין תוצרי טרנסקריפטומיקה מרחבית לבין מודלים רלוונטיים למחלה של אוסטאוסרקומה ראשונית וגרורתית.
- מאפשר רצף משלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני, באמצעות תמיכה בהערכת סמנים ביולוגיים ומטרים בדגימות רקמה קליניות.
- מסייע בקבלת החלטות לגבי קידום מבוסס התאמה לסיכון, באמצעות אספקת נתונים מולקולריים מרחביים מהימנים מבנקי רקמות מאוחסנים.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline & Workflow Integration)
שיטה זו מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים למחקר תרגומי על ידי מתן אפשרות לניתוח טרנסקריפטומי מרחבי של רקמות עצם טריות וארכיביות, ובכך היא תומכת בתזרימי עבודה החל מזיהוי מטרות ועד לתיקוף פרה-קליני.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת השערות ובהבהרת מסלולים ביולוגיים על ידי מיפוי ביטוי גנים in situ בתוך גידולי עצם וגרורות.
- סריקה: מספק נתונים מרחביים כמותיים הניתנים לשחזור, המתאימים לניתוחים השוואתיים בין תנאים ונקודות זמן שונות.
- אנליטיקה: מספק מדדי שלמות של RNA (למשל, DV200) וקריאות של ביטוי גנים מרחבי לצורך ניתוח סטטיסטי חסון.
- מחקר תרגומי: מאפשר התאמה של סממנים ביולוגיים ומחקרים מכניסטיים בדגימות רקמה מאוחסנות בעלות רלוונטיות קלינית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פרוטוקול סטנדרטי וניתן לשימוש חוזר לטרנסקריפטומיקה מרחבית ברקמות קשות במגוון פורטפוליים של אונקולוגיה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מנגנונית במחקר של סרטן העצם.
- ערך תפעולי: מתקנן את עיבוד הרקמות ואת שימור ה-RNA עבור תהליכי עבודה של טרנסקריפטומיקה מרחבית הניתנים לשחזור.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך או הפסקת פיתוח (go/no-go) ואת יעילות ההון על ידי מתן אפשרות לניתוחים מרחביים חסונים בסוגי רקמות מאתגרים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון ובקידום של נכסי אונקולוגיה המכוונים למחלות עצם ומחלות גרורתיות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בעיבוד רקמות, דה-קלציפיקציה והערכת איכות של RNA.
- נדרשת גישה למכשור ייעודי לחיתוך דגימות ולניתוח טרנסקריפטומי מרחבי.
- נדרשת סטנדרטיזציה קפדנית בין צוותים כדי להבטיח הדירות ואיכות נתונים.
- ייתכן שיהיה צורך בהתאמות עבור סוגי עצמות שונים או תנאים של רקמות מאוחסנות.
- זמני דה-קלציפיקציה ממושכים עלולים לפגוע בשלמות ה-RNA ויש להימנע מהם.
