Методы обеспечения пространственной транскриптомики костных тканей
3 мая 2024 г.
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 данной статье представлен метод декальцинации костных тканей с сохранением высококачественной РНК, что необходимо для анализа пространственной транскриптомики. Также описывается методика изготовления срезов из образцов недеминерализованных костей, зафиксированных формалином и залитых парафином (FFPE), что позволяет обеспечить получение качественных результатов при отсутствии свежих тканей.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронауки
- Онкология
- Биотехнология
Теоретические сведения
- Остеосаркома — это рак костей человека с высоким метастатическим потенциалом.
- Метастазирование является основной причиной смерти пациентов с остеосаркомой.
- Пространственный транскриптомный анализ затруднен из-за проблем с сохранностью РНК.
- Существующие методы часто приводят к нарушению морфологии тканей.
Цель исследования
- Выявить биологические процессы, участвующие в развитии остеосаркомы и ее метастазировании.
- Обнаружить ключевые гены, которые могли бы служить мишенями для терапии.
- Повысить качество РНК для пространственного транскриптомного анализа тканей кости.
Используемые методы
- Декальцинация костных тканей для сохранения РНК.
- Срезание образцов FFPE для анализа.
- Пространственный транскриптомный анализ соответствующих образцов.
- Сравнение первичных опухолей и метастазов для выявления общих популяций клеток.
Основные результаты
- Идентификация ключевых генов, связанных с метастазированием остеосаркомы в легкие.
- Успешное сохранение качества РНК в декальцинированных костных тканях.
- Расширение возможностей проведения пространственного транскриптомного анализа для сложных типов тканей.
- Поиск потенциальных терапевтических мишеней для предотвращения метастазирования.
Выводы
- Разработанные методы позволяют проводить более качественный анализ остеосаркомы и ее метастазирования.
- Усовершенствованные методы сохранения РНК могут помочь в будущих исследованиях.
- Полученные результаты могут способствовать разработке новых терапевтических стратегий.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Пространственная транскриптомика костной ткани устраняет критический пробел в понимании пространственной организации экспрессии генов в твердых тканях, что напрямую влияет на валидацию мишеней и снижение механистических рисков в онкологических исследованиях. Данный метод обеспечивает высококачественное сохранение РНК и гистологическую целостность, что повышает прогностическую достоверность на ранних этапах поиска и в трансляционных исследованиях рака костей, например, остеосаркомы. Его интеграция улучшает процесс принятия решений по портфелю исследований, позволяя проводить надежный пространственный анализ в типах тканей, которые ранее были недоступны.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Обеспечивает пространственно-разрешенное транскриптомное профилирование костной ткани, что способствует функциональной валидации мишеней в онкологии.
- Облегчает идентификацию популяций клеток и паттернов экспрессии генов, имеющих значение для инициации опухоли и метастазирования.
- Способствует снижению механистических рисков за счет уточнения пространственного контекста потенциальных мишеней в тканях, релевантных заболеванию.
Скрининг и разработка анализа
- Предоставляет валидированные протоколы подготовки срезов костной ткани с сохранением РНК и морфологии.
- Обеспечивает воспроизводимое получение количественных данных о пространственной экспрессии генов для последующих анализов.
- Поддерживает стандартизацию и масштабируемость анализов для высокопроизводительных рабочих процессов пространственной транскриптомики.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет результаты пространственной транскриптомики с релевантными моделями первичной и метастатической остеосаркомы.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа поиска до доклинической валидации за счет поддержки оценки биомаркеров и мишеней в образцах тканей пациентов.
- Облегчает принятие обоснованных решений о продвижении исследований с учетом рисков, предоставляя надежные пространственные молекулярные данные из архивов биобанков тканей.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод связывает этап первоначального поиска с трансляционными исследованиями, обеспечивая возможность пространственного транскриптомного анализа как свежих, так и архивных тканей кости, что поддерживает рабочие процессы от идентификации мишени до доклинической валидации.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку гипотез и уточнение сигнальных путей путем картирования экспрессии генов in situ в опухолях и метастазах костной ткани.
- Скрининг: предоставляет воспроизводимые количественные пространственные данные, подходящие для сравнительного анализа различных состояний и временных точек.
- Аналитика: обеспечивает получение показателей целостности РНК (например, DV200) и данных о пространственной экспрессии генов для надежного статистического анализа.
- Трансляционные исследования: позволяет проводить подбор биомаркеров и изучение механизмов в клинически значимых архивных образцах тканей.
- Корпоративное использование: устанавливает стандартизированный, многократно используемый протокол пространственной транскриптомики твердых тканей для различных онкологических портфелей исследований.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает механистическую неопределенность в исследованиях рака костей.
- Операционная ценность: стандартизирует обработку тканей и сохранение РНК для воспроизводимых рабочих процессов пространственной транскриптомики.
- Стратегическая ценность: улучшает процесс принятия решений о целесообразности дальнейшей разработки (go/no-go) и эффективность использования капитала за счет обеспечения надежного пространственного анализа сложных типов тканей.
- Влияние на портфель: способствует приоритезации с учетом рисков и продвижению онкологических активов, направленных на лечение заболеваний костей и метастатических поражений.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области обработки тканей, декальцинации и оценки качества РНК.
- Необходим доступ к специализированному оборудованию для изготовления срезов и пространственного транскриптомного анализа.
- Требуется строгая стандартизация между исследовательскими группами для обеспечения воспроизводимости и качества данных.
- Может потребоваться адаптация метода для различных типов костной ткани или состояний архивных образцов.
- Следует избегать длительного времени декальцинации, так как это может привести к деградации РНК.
