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Os avanços nas técnicas de multiplexação continuam a fornecer melhores ferramentas de caracterização para alvos presentes em tumores. O microambiente tumoral (EMT) é um sistema complexo de células tumorais, infiltrando células imunes e estroma, onde a informação espacial é fundamental para melhor compreender e interpretar os mecanismos de interação entre biomarcadores de interesse1. Com técnicas emergentes, como o GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP) e o 10x Visium, vários alvos podem ser detectados e quantificados simultaneamente dentro de seu contexto espacial. O uso de protocolos de imunofluorescência que facilitam a visualização tecidual pode melhorar ainda mais as capacidades de perfil espacial dessas tecnologias.
A tecnologia Spatial Omics em que nos concentramos para o desenvolvimento deste método consiste em ensaios espaciais de proteômica e transcriptômica onde oligonucleotídeos são ligados a anticorpos ou sondas de RNA através de um ligador fotoclivista sensível a UV. As lâminas histológicas são marcadas com esses anticorpos ou sondas oligoconjugados e, em seguida, fotografadas na plataforma de perfil espacial. Em seguida, ROIs de diferentes tamanhos e formas são selecionados para iluminação, e os oligonucleotídeos fotoclivados são aspirados e coletados em uma placa de 96 poços. Os oligonucleotídeos fotoclivados são preparados para serem quantificados com o sistema Nanostring nCounter ou o Next Generation Sequencing (NGS)2,3 (Figura 1)4,5.
As distribuições celulares variam dentro dos tecidos, e a capacidade de caracterizar locais específicos das células usando marcadores selecionados e diferentes tamanhos de ROI é de grande importância para entender completamente o ambiente tecidual e identificar características específicas. Na tecnologia Spatial Omics mencionada aqui, o protocolo de visualização padrão usa anticorpos diretamente conjugados e é um protocolo manual. Os marcadores padrão para distinguir entre tumor e estroma são pancitoqueratina (panCK) e CD456,7, mas marcadores adicionais são necessários para atingir populações celulares específicas de interesse. Além disso, o uso de anticorpos fluorescentes diretamente conjugados carece de amplificação, o que limita a seleção de anticorpos a marcadores abundantes. Além disso, os ensaios manuais estão sujeitos a mais variabilidade do que os fluxos de trabalho automatizados8. Portanto, é desejável ter um protocolo de visualização personalizável, automatizado e amplificado para a seleção de ROI.
Aqui, o estudo demonstra que, para ensaios de proteômica espacial, a tecnologia TSA pode ser usada para protocolos de visualização em uma plataforma automatizada, resultando em um ensaio mais direcionado e padronizado. Além disso, os ensaios baseados em TSA permitem o uso de marcadores de baixa expressão, aumentando a gama de alvos que podem ser selecionados para visualização. Um ensaio de 3 plexos para panCK, PAF e Anticorpo X foi desenvolvido usando uma plataforma automatizada onde panCK e PAF foram usados para diferenciar entre tumor e estroma, respectivamente. O anticorpo X é uma proteína estromal frequentemente encontrada em tumores, mas sua biologia e impacto na imunidade antitumoral não são totalmente compreendidos. Caracterizar o contexto imunológico em áreas ricas em anticorpos X pode elucidar seu papel na imunidade antitumoral e na resposta terapêutica, bem como seu potencial como alvo de medicamentos.
Embora os painéis automatizados personalizados de visualização TSA tenham se mostrado bem-sucedidos para ensaios de proteômica espacial, a aplicação desses ensaios para ensaios de transcriptômica espacial não pôde ser confirmada. Isso provavelmente se deve aos reagentes e ao protocolo utilizado para os protocolos de visualização automatizada, que parecem comprometer a integridade do RNA. Reconhecer que um protocolo de rotulagem automatizado para marcadores de visualização pode ser usado para ensaios de proteômica espacial, mas não para ensaios de transcriptômica espacial, fornece orientação importante sobre os projetos de ensaios da tecnologia Spatial Omics.
Além disso, o estudo demonstra que o ensaio de transcriptômica espacial pode ser usado para traçar o perfil de alvos em regiões tão pequenas quanto 50 μm de diâmetro, ou aproximadamente 15 células. Duas ROIs de tamanhos diferentes foram selecionadas para testar a capacidade do ensaio de também detectar transcritos em pequenas ROIs. Para cada região de interesse, oligos correspondentes a 1.800 alvos de mRNA foram coletados e transformados em bibliotecas de acordo com o protocolo da plataforma de perfil espacial. As bibliotecas foram indexadas individualmente, posteriormente agrupadas e sequenciadas. Isso permitiu a avaliação da eficiência do agrupamento e da capacidade de identificar populações celulares específicas em pequenas ROIs.
Este trabalho mostra que, para ensaios de proteômica espacial, um protocolo automatizado para orientar a seleção de ROI em marcadores específicos de interesse pode ser usado para direcionar seletivamente a interrogação de áreas teciduais relevantes e caracterizar o ambiente espacial do tecido. Além disso, demonstramos que ROIs menores podem ser usadas para ensaios transcriptômicos espaciais para detectar e caracterizar populações celulares específicas.