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I neuroni retinici hanno sviluppato topografie spaziali che facilitano l'elaborazione delle informazioni, che in molte specie si traduce in specializzazioni grossolane come fovee, area centrale e striature 1,2,3. In contrasto con la ben nota diversità della distribuzione dei fotorecettori, la specializzazione spaziale dell'output retinico, formato dalle cellule gangliari retiniche (RGC), è meno chiara. Per la maggior parte delle specie, le distribuzioni spaziali delle RGC sono del tutto sconosciute. Anche per il topo, probabilmente uno se non il modello di vertebrato più studiato della funzione visiva, meno di un terzo dei sottotipi di RGC è stato mappato con tecniche tradizionali come l'immunoistochimicaa montatura intera 2. Queste tecniche falliscono perché la maggior parte dei sottotipi di RGC non ha un marcatore genetico specifico. Invece, sono necessarie informazioni molecolari di dimensioni più elevate per un'accurata classificazione RGC4 tramite sequenziamento dell'RNA a singola cellula 5,6,7.
Le informazioni sulla distribuzione delle RGC sono importanti, poiché le topografie osservate nel topo dimostrano chiari correlati ecologici tra il posizionamento delle RGC e la funzione visiva. L'esempio più eclatante è l'organizzazione spaziale delle RGC ɑON-S, che si raggruppano nella retina temporale. Questa regione riceve l'immagine della preda8 durante i comportamenti di caccia9. È anche ben noto che i sottotipi di RGC sono differenzialmente suscettibili alla malattia10 e che alcune malattie comuni come il glaucoma hanno una componente spaziale nella loro progressione11,12. Pertanto, una domanda importante che il campo deve affrontare è: qual è l'organizzazione spaziale dei sottotipi RGC mentre piastrellano la retina1? Questa lacuna nella conoscenza sta attualmente limitando le intuizioni su altri comportamenti e malattie guidate visivamente.
L'obiettivo del presente metodo è quello di colmare queste lacune di conoscenze molecolari attraverso un approccio di criosezione en face che preserva le relazioni spaziali consentendo al contempo l'analisi molecolare ad alta risoluzione. Le moderne piattaforme di sequenziamento spaziale come Xenium di 10X rappresentano un progresso trasformativo nella profilazione molecolare, offrendo intuizioni senza precedenti sull'organizzazione dei tessuti e sulle interazioni cellulari. Tuttavia, queste piattaforme, insieme a tecniche a plesso inferiore come l'RNAscope e ai metodi di sequenziamento con codice a barre spaziale come Visium, condividono un vincolo tecnico critico: richiedono sezioni di tessuto più sottili di 20 μm. Questo requisito rappresenta una sfida particolare per il tessuto retinico, che in genere misura 200 μm di spessore.
Ad oggi, i ricercatori si sono basati principalmente su sezioni trasversali quando hanno applicato queste tecnologie al tessuto retinico13. Mentre le sezioni d'urto rivelano efficacemente le relazioni molecolari all'interno degli strati nucleari e plessiformi nel contesto dei circuiti verticali, sono meno adatte a catturare le più ampie distribuzioni spaziali delle cellule retiniche che le preparazioni di intere montature hanno tradizionalmente rivelato8. I recenti tentativi di sezionamento en face sono stati limitati dai vincoli di spessore della sezione, con studi che hanno raggiunto sezioni di soli 50 μmdi spessore 14 troppo alto per le moderne piattaforme di analisi molecolare ad alto plex. Altri approcci storici che sono stati utilizzati per studiare la lamina retinica individuale, ma che non sono compatibili con le moderne tecniche di sequenziamento spaziale, includono la digestione enzimatica, combinata con la dissociazione meccanica15,16, o le sole dissociazioni meccaniche 17,18,19,20. Qui presentiamo una nuova tecnica di criosezione specificamente progettata per il tessuto retinico sottile e curvo che supera queste limitazioni. In breve, il nostro metodo prevede l'estrazione della camera posteriore dell'occhio, la creazione di tagli in rilievo sia attraverso la retina che la sclera, l'appiattimento del tessuto con la retina interna contro un vetrino, l'inclusione del tessuto nell'OCT e, infine, la criosezione dalla retina esterna a quella interna (Figura 1). Il nostro metodo mantiene le relazioni spaziali producendo sezioni sufficientemente sottili (<20 μm) per strumenti di biologia spaziale ad alta dimensione, come convalidato attraverso l'implementazione di successo sia con RNAscope manuale (12 target) che con la piattaforma automatizzata Xenium (300 target), dimostrando la compatibilità tra diverse scale di complessità dell'analisi molecolare.