$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
За последнее десятилетие секвенирование следующего поколения и высокоразрешающая визуализация объединились, чтобы продвинуть пространственную транскриптомику — метод количественной оценки всего транскриптома при сохранении точного расположения каждой стенограммы в секцияхткани 1,2. В сочетании с быстро созревающим полем секвенирования одноклеточной РНК (scRNA-seq) пространственные подходы обеспечивают эффективный путь связи генных сигнатур с конкретными типами клеток, состояниями и нишами в ткани или органе, значительно обогащая наше понимание механизмовзаболеваний 3,4,5,6,7 . Разрабатывается несколько коммерческих платформ, таких как 10X Visium, NanoString GeoMx и CosMx, Slide-seq и DBiT-seq, каждая из которых поддерживается протоколами, оптимизированными для мягких, высококлеточных тканей, таких как опухоли и мозговые ткани. Область переживает стремительный рост: PubMed индексировал примерно 150 публикаций в 2023 году, почти 300 в 2024 году и планирует превысить 500 в 2025 году. Несмотря на этот всплеск, сосудистая биология остаётся недостаточно представленной по сравнению с раком, нейронаукой и иммунологией.
Твёрдые или минерализованные ткани, такие как кости, хрящи, зубы и насыщенные налётом, кальцифицированные артерии или вены, оказались гораздо менее склонными. Технические препятствия многогранны. Во-первых, ткани с плотными минеральными матрицами требуют хелатирования или удаления на кислотной основе — агрессивных методов, которые могут фрагментировать РНК и искажать морфологию тканей. Во-вторых, больные ткани, повреждённые или фиброзные, часто содержат мало живых клеток, встроенных в обильный внеклеточный матрикс (ЭКМ), что снижает доходность транскриптов и усложняет нормализацию данных. Кроме того, сосудистые ткани обладают тонкой, концентрической структурой (интима, среда, адвентиция), обёрнутой вокруг полого просвета. Ограниченная толщина стенок, особенно у одноклеточной интимы, означает, что участки захвата могут содержать скудные ткани, а участки могут разрываться или отслоиваться в ходе многочасового окрашивания и гибридизации. В результате пространственные транскриптомические исследования сосудистой ткани остаются редкими, несмотря на то, что сердечно-сосудистые заболевания постоянно занимают одно из ведущих причин смерти и серьёзной заболеваемости во всём мире. Существующие статьи по протоколам в подавляющем большинстве сосредоточены на обработке данных, визуализации или платформах, отличных от NanoStringGeoMx 8,9,10,11,12,13. Среди этих работ немногие описывают лабораторные методы обработки больных большеберцовых артерий — клинически значимого сосуда при заболеваниях периферических артерий (ПАП), особенно для диабетиков, составляющих растущую долю поражённого населения.
Чтобы устранить этот пробел, мы представляем комплексный рабочий процесс для кальцифицированных человеческих большеберцовых артерий, полученный у пациентов с ПАД, перенесших ампутацию. Протокол охватывает: (1) обрезку и вскрытие тканей сразу после забора в операционной; (2) правильная фиксация и декальцификация тканей, сохраняющие целостность морфологии тканей и РНК; (3) создание экономичных тканевых микрочипов (TMA) для минимизации пакетного эффекта; (4) гибридизация RNAscope in situ и гистологическое кальциевое окрашивание для контроля качества; и (5) Стратегия выбора регионов интереса (ROI), специально разработанная для кальцифицированных большеберцовых артерий на платформе GeoMx Digital Spatial Profiler (DSP). Эти этапы включают все процедуры до сбора образцов на DSP-инструменте, подготовку библиотеки, секвенирование и анализ данных.
Хотя эти принципы демонстрируются на упомянутой платформе DSP, они могут направлять подготовку тканей для 10X Visium или других платформ, а методология легко адаптируется к дополнительным сосудистым слоям или животным моделям. Этот протокол может быть адаптирован для биобанковских и посмертных тканей, но его успех критически зависит от условий сохранения, фиксации и хранения. Ткани следует фиксировать сразу после сбора убора, чтобы минимизировать ишемическое время (желательно в течение 1 часа). Стандартный формалин с нейтральным буфером 10% (NBF) рекомендуется не менее 16 часов при комнатной температуре (RT). Ткани должны встраиваться сразу после фиксации и не хранить в этаноле более 3 дней. Блоки с фиксированным парафином (FFPE), обработанные и хранящиеся в рекомендуемых условиях, остаются пригодными для пространственного профилирования примерно 3 года, хотя качество РНК ухудшается с возрастом блоков. Соответственно, оценка качества РНК рекомендуется для образцов с низкой клеточной степенью, блоков, хранящихся в течение 6 месяцев, биобанковских образцов и посмертных тканей. Минимально допустимое качество РНК зависит от выбранного анализа, выбора ROI, желаемого разрешения и рекомендаций по основным объектам. На практике обычно рекомендуется примерно 50-100 ядер на сегмент для получения надёжных результатов. Платформа DSP поддерживает как FFPE, так и свежезамороженные ткани. В этом протоколе мы сосредотачиваемся на тканях FFPE.
Хотя это исследование сосредоточено на пространственной транскриптомике, оно легко интегрируется с scRNA-seq. Используя опубликованные наборы данных scRNA-seq и вычислительную пространственную деконволюцию, можно оценить пропорции клеточного типа для каждого пространственного участка, а клеточные состояния, определённые scRNA-seq, можно проецировать на архитектуру ткани. Сохраняя как структуру, так и целостность РНК, наш протокол позволяет проводить последующей проверке на одной клеточной или одномолекулярной системе, максимизируя биологические знания из ценных сосудистых образцов и широко применяя пространственную транскриптомику в исследованиях сосудистой биологии.