뼈 조직의 공간 전사체학(spatial transcriptomics)을 가능하게 하는 방법
2024년 5월 3일
여기에서는 갓 얻은 뼈 조직의 석회질을 제거하고 고품질 RNA를 보존할 수 있는 방법을 설명합니다. 또한 새로운 조직을 구할 수 없거나 채취할 수 없는 경우 우수한 품질의 결과를 얻기 위해 비탈염된 뼈의 FFPE(Formalin Fixed Paraffin Embedded) 샘플을 절편하는 방법이 예시되어 있습니다.
우리의 목표는 골육종이라고 하는 인간 뼈암을 치료하기 위한 더 나은 치료법을 찾는 것입니다. 이를 위해 우리는 이 종양의 발병을 담당하는 생물학적 과정과 무엇보다도 환자의 사망 원인을 삭제하는 전이의 발달을 밝히고자 합니다. 인간 원발성 골육종선 전이의 여러 일치하는 표본에 대한 공간 전사체학 분석을 사용하여 종양 영역 내에 존재하는 여러 환자 공통 세포 집단을 찾았고, 이들을 비교하여 폐 전이를 예방하기 위한 귀중한 치료 표적이 될 수 있는 몇 가지 주요 유전자를 식별했습니다.
뼈와 같은 심장 조직의 특수 전사체학 분석은 양질의 RNA와 조직 형태를 보존하는 동시에 절편을 위해 심장 조직을 처리할 수 없기 때문에 매우 어려웠습니다. 당사의 프로토콜은 이러한 격차를 해소하여 연구자들이 심장 조직에도 특수 전사체학 분석을 성공적으로 적용할 수 있도록 합니다.
개요
본 논문은 공간 전사체 분석에 필수적인 고품질 RNA를 보존하면서 뼈 조직을 탈석회화하는 방법을 제시합니다. 또한, 신선한 조직을 사용할 수 없는 경우에도 우수한 품질의 결과를 얻을 수 있도록, 탈석회화되지 않은 뼈의 FFPE 샘플을 절편화하는 기술에 대해 설명합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 종양학
- 생명공학
배경
- 골육종은 전이 가능성이 높은 인간의 뼈암입니다.
- 전이는 골육종 환자의 주요 사망 원인입니다.
- 공간 전사체 분석은 RNA 보존 문제로 인해 까다롭습니다.
- 기존 방법들은 조직의 형태학적 구조를 손상시키는 경우가 많습니다.
연구 목적
- 골육종 및 그 전이에 관여하는 생물학적 과정을 규명합니다.
- 치료 표적으로 활용 가능한 핵심 유전자를 발굴합니다.
- 골 조직의 공간 전사체 분석을 위한 RNA 품질을 개선합니다.
사용된 방법
- RNA 보존을 위한 골 조직의 탈회.
- 분석을 위한 FFPE 샘플의 섹셔닝.
- 일치하는 표본에 대한 공간 전사체 분석.
- 공통 세포 집단을 식별하기 위한 원발성 종양과 전이성 종양의 비교.
주요 결과
- 골육종의 폐 전이와 관련된 핵심 유전자 식별.
- 탈회된 뼈 조직 내 RNA 품질의 성공적인 보존.
- 분석이 까다로운 조직 유형에 대한 공간 전사체 분석 수행 능력 향상.
- 전이 방지를 위한 잠재적 치료 표적 발견.
결론
- 개발된 방법들은 골육종 및 그 전이에 대한 보다 향상된 분석을 가능하게 합니다.
- 개선된 RNA 보존 기술은 향후 연구에 도움이 될 수 있습니다.
- 본 연구 결과는 새로운 치료 전략 개발에 기여할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
골 조직의 공간 전사체학은 경조직 내 유전자 발현의 공간적 구성에 대한 이해의 결정적인 공백을 메우며, 이는 종양학 연구의 타겟 검증 및 기전적 리스크 감소에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 방법은 고품질의 RNA 보존과 조직학적 무결성을 가능하게 하여, 골육종과 같은 골암의 초기 발견 및 중개 연구에서 예측 신뢰도를 높여줍니다. 이러한 통합은 이전에는 접근이 불가능했던 조직 유형에 대해 강력한 공간 분석을 가능하게 함으로써 포트폴리오 의사결정을 강화합니다.
바이오제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 골 조직에서의 공간 분해 전사체 프로파일링을 가능하게 하여, 종양학 분야의 기능적 타겟 검증을 지원합니다.
- 종양 발생 및 전이와 관련된 세포 집단과 유전자 발현 패턴의 식별을 용이하게 합니다.
- 질환 관련 조직 내 후보 타겟의 공간적 맥락을 명확히 함으로써 기전적 리스크 감소(de-risking)를 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- RNA와 형태가 보존된 골 조직 절편 제작을 위해 검증된 프로토콜을 제공합니다.
- 후속 분석을 위한 정량적 공간 유전자 발현 데이터의 재현 가능한 생성을 가능하게 합니다.
- 고처리량 공간 전사체 워크플로우를 위한 분석 표준화 및 확장성을 지원합니다.
중개 및 전임상 연구
- 공간 전사체 분석 결과물을 원발성 및 전이성 골육종의 질환 관련 모델과 정렬합니다.
- 임상 조직 샘플에서 바이오마커 및 타겟 평가를 지원함으로써 발견 단계부터 전임상 검증까지의 연속성을 가능하게 합니다.
- 보관된 조직 뱅크로부터 강력한 공간 분자 데이터를 제공하여 리스크가 조정된 진전 결정(advancement decisions)을 촉진합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 방법은 신선한 골 조직과 보관된 골 조직 모두에 대해 공간 전사체 분석을 가능하게 함으로써 초기 발견과 중개 연구를 연결하며, 타겟 식별부터 전임상 검증에 이르는 워크플로우를 지원합니다.
- 발견 생물학: 골종양 및 전이 부위 내에서 유전자 발현을 in situ로 매핑하여 가설 검증 및 경로 규명을 지원합니다.
- 스크리닝: 다양한 조건과 시점 간의 비교 분석에 적합한 재현 가능하고 정량적인 공간 데이터를 제공합니다.
- 분석: 강력한 통계 분석을 위해 RNA 무결성 지표(예: DV200) 및 공간 유전자 발현 판독값을 제공합니다.
- 중개 연구: 임상적으로 유의미한 보관 조직 샘플에서 바이오마커 정렬 및 기전 연구를 가능하게 합니다.
- 기업적 재사용: 종양학 포트폴리오 전반의 단단한 조직(hard tissues)에 대한 공간 전사체학의 표준화된 재사용 가능 프로토콜을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 골암 연구에서 예측 신뢰도를 높이고 메커니즘적 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: 재현 가능한 공간 전사체 워크플로우를 위해 조직 처리 및 RNA 보존 과정을 표준화합니다.
- 전략적 가치: 까다로운 조직 유형에서 강력한 공간 분석을 가능하게 하여 go/no-go 결정 및 자본 효율성을 개선합니다.
- 포트폴리오 영향: 골 및 전이성 질환을 표적으로 하는 종양학 자산의 위험 조정 우선순위 선정 및 진전을 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- 조직 처리, 탈회 및 RNA 품질 평가에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 절편 제작 및 공간 전사체 분석을 위한 전문 장비의 활용이 필요합니다.
- 재현성과 데이터 품질을 보장하기 위해 팀 간의 엄격한 표준화가 필수적입니다.
- 뼈의 종류나 보관된 조직 상태에 따라 최적화 과정이 필요할 수 있습니다.
- 탈회 시간이 길어지면 RNA 무결성이 훼손될 수 있으므로 주의해야 합니다.
