Методы обеспечения пространственной транскриптомики костных тканей
May 3rd, 2024
В этой статье мы опишем метод, который позволяет провести декальцификацию свежеполученных костных тканей и сохранить высококачественную РНК. Также проиллюстрирован метод среза образцов недеминерализованной кости с фиксированным парафином формалином (FFPE) для получения результатов хорошего качества, если свежие ткани недоступны или не могут быть собраны.
Наша цель состоит в том, чтобы найти лучшие терапевтические подходы к лечению рака костей человека, называемого остеосаркомой. Для этого мы хотим раскрыть биологические процессы, ответственные за возникновение этой опухоли и, прежде всего, за развитие ее метастазирования, которое устраняет причину смерти пациента. Используя пространственный транскриптомный анализ на нескольких соответствующих образцах метастазирования первичной линии остеосаркомы человека, мы обнаружили у нескольких пациентов общие клеточные популяции, проживающие в опухолевых областях, и, сравнив их, мы идентифицировали несколько ключевых генов, которые могут представлять собой ценные терапевтические мишени для предотвращения метастазирования в легкие.
Специальный транскриптомный анализ сердечной ткани, такой как кости, был очень сложным из-за невозможности сохранить РНК и морфологию тканей хорошего качества, в то же время обрабатывая сердечную ткань для разреза. Наш протокол устраняет этот пробел, позволяя исследователям успешно применять специальный транскриптомический анализ также и к тканям сердца.
Обзор
В этой статье представлен метод декальцификации костных тканей с сохранением высококачественной РНК, необходимой для пространственного транскриптомного анализа. Также описывается методика секционирования образцов FFPE недеминерализованных костей, обеспечивающая качественные результаты, когда свежие ткани недоступны.
Ключевые компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Онкология
- Биотехнология
Фон
- Остеосаркома - это рак костей человека с высокой метастазирующей способностью.
- Метастазы являются основной причиной смерти у пациентов с остеосаркомой.
- Пространственный транскриптомный анализ затруднен из-за проблем с сохранением РНК.
- Существующие методы часто снижают морфологию тканей.
Цель исследования
- Определить биологические процессы, участвующие в остеосаркоме и ее метастазах.
- Выявить ключевые гены, которые могут служить терапевтическими мишенями.
- Улучшить качество РНК для пространственного транскриптомного анализа костных тканей.
Используемые методы
- Декальцификация костных тканей для сохранения РНК.
- Секционирование образцов FFPE для анализа.
- Пространственный транскриптомный анализ на сопоставленных образцах.
- Сравнение первичных опухолей и метастазов для выявления общих клеточных популяций.
Основные результаты
- Идентификация ключевых генов, связанных с метастазами в легкие при остеосаркоме.
- Успешное сохранение качества РНК в декальцифицированных костных тканях.
- Улучшенная способность проводить пространственный транскриптомный анализ на сложных типах тканей.
- Открытие потенциальных терапевтических мишеней для предотвращения метастазов.
Выводы
- Разработанные методы позволяют лучше анализировать остеосаркому и ее метастазы.
- Улучшенные методы сохранения РНК могут помочь в будущих исследованиях.
- Результаты могут способствовать разработке новых терапевтических стратегий.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Spatial transcriptomics of bone tissue addresses a critical gap in understanding the spatial organization of gene expression in hard tissues, directly impacting target validation and mechanistic de-risking in oncology research. This method enables high-quality RNA preservation and histological integrity, supporting predictive confidence in early discovery and translational studies of bone cancers such as osteosarcoma. Its integration enhances portfolio decision-making by enabling robust spatial analyses in previously inaccessible tissue types.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables spatially resolved transcriptomic profiling in bone, supporting functional target validation in oncology.
- Facilitates identification of cell populations and gene expression patterns relevant to tumor initiation and metastasis.
- Supports mechanistic de-risking by clarifying the spatial context of candidate targets in disease-relevant tissue.
Screening & Assay Development
- Provides validated protocols for preparing bone tissue sections with preserved RNA and morphology.
- Enables reproducible generation of quantitative spatial gene expression data for downstream assays.
- Supports assay standardization and scalability for high-throughput spatial transcriptomic workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns spatial transcriptomic outputs with disease-relevant models of primary and metastatic osteosarcoma.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by supporting biomarker and target assessment in clinical tissue samples.
- Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing robust spatial molecular data from archived tissue banks.
Pipeline & Workflow Integration
This method bridges early discovery and translational research by enabling spatial transcriptomic analysis of both fresh and archived bone tissues, supporting workflows from target identification to preclinical validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by mapping gene expression in situ within bone tumors and metastases.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative spatial data suitable for comparative analyses across conditions and timepoints.
- Analytics: Provides RNA integrity metrics (e.g., DV200) and spatial gene expression readouts for robust statistical analysis.
- Translational Research: Enables biomarker alignment and mechanistic studies in clinically relevant, banked tissue samples.
- Enterprise Reuse: Establishes a standardized, reusable protocol for spatial transcriptomics in hard tissues across oncology portfolios.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in bone cancer research.
- Operational Value: Standardizes tissue processing and RNA preservation for reproducible spatial transcriptomic workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by enabling robust spatial analyses in challenging tissue types.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of oncology assets targeting bone and metastatic disease.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue processing, decalcification, and RNA quality assessment.
- Demands access to specialized instrumentation for sectioning and spatial transcriptomic analysis.
- Necessitates rigorous cross-team standardization to ensure reproducibility and data quality.
- Adaptation may be needed for different bone types or archived tissue conditions.
- Extended decalcification times can compromise RNA integrity and should be avoided.
