$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Postępy w technikach multipleksowania nadal dostarczają lepszych narzędzi do charakteryzowania celów obecnych w nowotworach. Mikrośrodowisko nowotworu (TME) to złożony system komórek nowotworowych, naciekających komórki odpornościowe i zrębu, w którym informacje przestrzenne mają kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia i interpretacji mechanizmów interakcji między interesującymi biomarkerami1. Dzięki nowym technikom, takim jak GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) i 10x Visium, wiele obiektów może być wykrywanych i określanych ilościowo jednocześnie w ich kontekście przestrzennym. Zastosowanie protokołów immunofluorescencyjnych, które ułatwiają wizualizację tkanek, może jeszcze bardziej poprawić możliwości tych technologii w zakresie profilowania przestrzennego.
Technologia Spatial Omiics, na której skupiliśmy się przy opracowywaniu tej metody, składa się z testów proteomiki przestrzennej i transkryptomiki, w których oligonukleotydy są przyłączane do przeciwciał lub sond RNA za pomocą światłoczułego łącznika światłoczułego na promieniowanie UV. Preparaty histologiczne są znakowane tymi oligo-sprzężonymi przeciwciałami lub sondami, a następnie obrazowane na platformie do profilowania przestrzennego. Następnie do oświetlenia wybierane są ROI o różnych rozmiarach i kształtach, a fotorozszczepione oligonukleotydy są odsysane i zbierane na 96-dołkowej płytce. Fotorozszczepione oligonukleotydy są przygotowywane do ilościowego oznaczania za pomocą systemu Nanostring nCounter lub sekwencjonowania nowej generacji (NGS)2,3 (Rysunek 1)4,5.
Rozmieszczenie komórek różni się w obrębie tkanek, a możliwość scharakteryzowania konkretnych lokalizacji komórek za pomocą wybranych markerów i różnych wielkości ROI jest bardzo ważna dla pełnego zrozumienia środowiska tkankowego i identyfikacji specyficznych cech. We wspomnianej tutaj technologii Spatial Omiics standardowy protokół wizualizacji wykorzystuje bezpośrednio sprzężone przeciwciała i jest protokołem ręcznym. Standardowymi markerami do rozróżnienia guza i zrębu są panCytokeratyna (panCK) i CD456,7, ale dodatkowe markery są niezbędne do celowania w określone populacje komórek będących przedmiotem zainteresowania. Co więcej, stosowanie bezpośrednio sprzężonych przeciwciał fluorescencyjnych nie ma amplifikacji, co ogranicza selekcję przeciwciał do licznych markerów. Ponadto testy ręczne podlegają większej zmienności niż zautomatyzowane przepływy pracy8. Dlatego pożądane jest posiadanie konfigurowalnego, zautomatyzowanego i wzmocnionego protokołu wizualizacji do wyboru zwrotu z inwestycji.
Tutaj badanie pokazuje, że do przestrzennych testów proteomicznych, technologia TSA może być używana do protokołów wizualizacji na zautomatyzowanej platformie, co skutkuje bardziej ukierunkowanym i ustandaryzowanym testem. Ponadto testy oparte na TSA umożliwiają stosowanie markerów o niskiej ekspresji, zwiększając zakres celów, które można wybrać do wizualizacji. Test 3-plex dla panCK, FAP i przeciwciała X został opracowany przy użyciu zautomatyzowanej platformy, na której wykorzystano panCK i FAP do rozróżnienia odpowiednio guza i zrębu. Przeciwciało X jest białkiem zrębu często spotykanym w nowotworach, ale jego biologia i wpływ na odporność przeciwnowotworową nie są w pełni poznane. Scharakteryzowanie tekstury immunologicznej w obszarach bogatych w przeciwciało X może wyjaśnić jego rolę w odporności przeciwnowotworowej i odpowiedzi terapeutycznej, a także jego potencjał jako celu dla leków.
Podczas gdy niestandardowe zautomatyzowane panele wizualizacji TSA okazały się skuteczne w testach proteomiki przestrzennej, zastosowanie tych testów do testów transkryptomicznych przestrzennych nie mogło zostać potwierdzone. Jest to najprawdopodobniej spowodowane odczynnikami i protokołem używanym w protokołach automatycznej wizualizacji, które wydają się zagrażać integralności RNA. Uznanie, że zautomatyzowany protokół etykietowania markerów wizualizacyjnych może być stosowany do przestrzennych testów proteomicznych, ale nie do przestrzennych testów transkryptomicznych, dostarcza ważnych wskazówek dotyczących projektów testów technologii Spatial Omics.
Dodatkowo, badanie pokazuje, że przestrzenny test transkryptomiczny może być używany do profilowania celów w regionach o średnicy 50 μm, czyli około 15 komórek. Wybrano dwa ROI o różnych rozmiarach, aby przetestować zdolność testu do wykrywania transkryptów w małych ROI. Dla każdego regionu zainteresowania zebrano oligonukleotydy odpowiadające 1800 celom mRNA i umieszczono je w bibliotekach zgodnie z protokołem platformy profilowania przestrzennego. Biblioteki były indywidualnie indeksowane, a następnie łączone w pule i sekwencjonowane. Pozwoliło to na ocenę zarówno wydajności łączenia, jak i zdolności do identyfikacji określonych populacji komórek w małych zwrotach z inwestycji.
Ten artykuł pokazuje, że dla przestrzennych testów proteomicznych, zautomatyzowany protokół do kierowania wyborem ROI na konkretnych markerach zainteresowania może być wykorzystany do selektywnego ukierunkowania badania odpowiednich obszarów tkanki i scharakteryzowania środowiska przestrzennego tkanki. Ponadto wykazujemy, że mniejsze ROI mogą być wykorzystywane do przestrzennych testów transkryptomicznych w celu wykrycia i scharakteryzowania określonych populacji komórek.