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Na última década, o sequenciamento de próxima geração e a imagem de alta resolução convergiram para avançar a transcriptômica espacial, um método de quantificação do transcriptoma inteiro, preservando a localização precisa de cada transcrito nas seções 1,2 do tecido. Quando combinadas com o campo de sequenciamento de RNA de célula única (scRNA-seq), que amadurece rapidamente, as abordagens espaciais fornecem uma rota eficiente para ligar assinaturas gênicas com tipos celulares, estados e nichos específicos dentro de um tecido ou órgão, enriquecendo muito nossa compreensão dos mecanismos dadoença 3,4,5,6,7 . Múltiplas plataformas comerciais estão sendo desenvolvidas, como 10X Visium, NanoString GeoMx e CosMx, Slide-seq e DBiT-seq, cada uma suportada por protocolos otimizados para tecidos moles e altamente celulares, como tumores e tecido cerebral. O setor está passando por um crescimento explosivo, com o PubMed indexando aproximadamente 150 publicações em 2023, quase 300 em 2024 e a caminho de ultrapassar 500 em 2025. Apesar desse aumento, a biologia vascular continua sub-representada em comparação com câncer, neurociência e imunologia.
Tecidos duros ou mineralizados, como ossos, cartilagem, dentes e artérias ou veias calcificadas e carregadas de placa, têm se mostrado muito menos amenas. Os obstáculos técnicos são multifacetados. Primeiro, os tecidos com matrizes minerais densas exigem quelação ou remoção baseada em ácido, tratamentos agressivos que podem fragmentar o RNA e distorcer a morfologia tecidual. Segundo, tecidos doentes, lesados ou fibróticos, frequentemente contêm poucas células vivas embutidas em uma matriz extracelular abundante (MEC), reduzindo o rendimento de transcritos e complicando a normalização dos dados. Além disso, os tecidos vasculares possuem uma arquitetura fina e concêntrica (íntima, média, adventícia) envolta em torno de um lúmen oco. A espessura limitada da parede, especialmente a íntima de camada única de célula, significa que as áreas de captura podem conter tecidos escassos, e seções podem rasgar ou se desprender durante etapas de coloração e hibridização de várias horas. Como resultado, estudos transcriptômicos espaciais de tecido vascular continuam escassos, mesmo que doenças cardiovasculares estejam consistentemente entre as principais causas de morte e morbidade grave no mundo. Artigos de protocolo que existem enfatizam predominantemente o processamento de dados, visualização ou plataformas além do NanoStringGeoMx 8,9,10,11,12,13. Entre esses artigos, poucos descrevem métodos de laboratório para processar artérias tibiais doentes, um vaso clinicamente relevante na doença arterial periférica (DAP), especialmente para pacientes diabéticos que representam uma proporção crescente da população afetada.
Para suprir essa lacuna, apresentamos um fluxo de trabalho abrangente para artérias tibiais humanas calcificadas obtidas de pacientes com DAP que passaram por amputação. O protocolo abrange: (1) apara e dissecação de tecidos imediatamente após a coleta na sala de cirurgia; (2) fixação adequada dos tecidos e descalcificação que mantenham a integridade da morfologia e do RNA dos tecidos; (3) construção de microarranjos de tecidos (TMAs) que economizam custos para minimizar os efeitos em lote; (4) hibridização in situ por RNAscópio e coloração histológica de cálcio para controle de qualidade; e (5) Estratégia de seleção da região de interesse (ROI) especificamente projetada para artérias tibiais calcificadas na plataforma GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP). Essas etapas incluem todos os procedimentos anteriores à coleta de amostras no instrumento DSP, preparação da biblioteca, sequenciamento e análise de dados.
Embora demonstrados na plataforma DSP referenciada, os princípios podem orientar a preparação dos tecidos para 10X Visium ou outras plataformas, e a metodologia é facilmente adaptável a leitos vasculares adicionais ou modelos animais. Esse protocolo pode ser adaptado para tecidos de biobanco e pós-autópsia, mas seu sucesso depende criticamente das condições de preservação, fixação e armazenamento do tecido. Os tecidos devem ser corrigidos imediatamente após a colheita para minimizar o tempo isquêmico (idealmente dentro de 1 hora). Formalina padrão 10% com tampão neutro (NBF) é recomendada por pelo menos 16 horas em temperatura ambiente (RT). Os tecidos devem ser incorporados imediatamente após a fixação e não devem ser armazenados no etanol por mais de 3 dias. Blocos de parafina fixada em formol (FFPE) processados e armazenados sob condições recomendadas permanecem adequados para perfilamento espacial por aproximadamente 3 anos, embora a qualidade do RNA diminua com a idade do bloco. Assim, recomenda-se a avaliação da qualidade do RNA para amostras de baixa celularidade, blocos armazenados ao longo de 6 meses, amostras de biobanco e tecidos post-mortem. A qualidade mínima aceitável do RNA depende do ensaio selecionado, da seleção do ROI, da resolução desejada e das recomendações da instalação central. Na prática, aproximadamente 50-100 núcleos por segmento são comumente recomendados para resultados robustos. A plataforma DSP suporta tanto FFPE quanto tecidos congelados frescos. Neste protocolo, focamos nos tecidos FFPE.
Embora este estudo foque em transcriptômica espacial, ela é facilmente integrada ao scRNA-seq. Usando conjuntos de dados publicados de scRNA-seq e deconvolução espacial computacional, proporções de tipos celulares podem ser estimadas para cada ponto espacial, e estados celulares definidos por scRNA-seq podem ser projetados na arquitetura tecidual. Ao manter tanto a estrutura quanto a integridade do RNA, nosso protocolo possibilita validação posterior de célula única ou molécula única, maximizando o conhecimento biológico de espasmes vasculares valiosos e a adoção mais ampla da transcriptômica espacial na pesquisa em biologia vascular.