$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Son on yılda, yeni nesil dizileme ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme, dokubölümleri 1,2'de her transkriptin kesin konumunu koruyarak tüm transkriptomun nicelendirilmesini sağlayan mekansal transkriptomikleri ilerletmek için birleşmiştir. Hızla olgunlaşan tek hücreli RNA dizileme (scRNA-dizi) alanıyla birleştiğinde, mekansal yaklaşımlar gen imzalarını bir doku veya organ içindeki belirli hücre tipleri, durumlar ve nişlerle bağlamak için verimli bir yol sunar ve hastalık mekanizmalarını anlamamızıbüyük ölçüde zenginleştirir 3,4,5,6,7 . 10X Visium, NanoString GeoMx ve CosMx, Slide-seq ve DBiT-seq gibi birçok ticari platform geliştirilmekte olup, her biri tümör ve beyin dokusu gibi yumuşak, yüksek hücreli dokular için optimize edilmiş protokollerle desteklenmektedir. Alan patlayıcı bir büyüme yaşıyor; PubMed 2023'te yaklaşık 150, 2024'te yaklaşık 300 yayın indeksliyor ve 2025'te 500'ü aşma yolunda ilerliyor. Bu artışa rağmen, damar biyolojisi kanser, sinirbilim ve immünoloji ile karşılaştırıldığında hâlâ az temsil edilmektedir.
Kemik, kıkırdak, dişler ve plak ile dolu, kalsifikleşmiş arterler veya damarlar gibi sert veya mineralize dokular ise çok daha az rahatsız edici olmuştur. Teknik engeller çok yönlü. İlk olarak, yoğun mineral matrislere sahip dokular şerasyon veya asit bazlı çıkarma gerektirir; bu da RNA'yı parçalayıp doku morfolojisini bozabilecek agresif tedavilerdir. İkinci olarak, hasta dokular, ister yaralı ister fibrotik, bol ekstrasellüler matrikslerine (ECM) gömülü az sayıda canlı hücre içerir; bu da transkript verimini azaltır ve veri normalleşmesini zorlaştırır. Ayrıca, damar dokuları ince, konsantrik bir yapıya (intima, media, adventitia) sahiptir ve boş bir lümen etrafına sarılır. Sınırlı duvar kalınlığı, özellikle tek hücreli intima, yakalama alanlarının az doku tutabileceği ve bölümlerin saatlerce boyama ve hibritleşme aşamalarında yırtılabilir veya ayrılabileceği anlamına gelir. Sonuç olarak, damar dokusunun mekansal transkriptomik çalışmaları hâlâ az kalır; kardiyovasküler hastalıklar dünya çapında sürekli olarak önde gelen ölüm ve ciddi morbidite nedenleri arasında yer almaktadır. Mevcut olan protokol makaleleri, büyük ölçüde veri işleme, görselleştirme veya NanoString GeoMx 8,9,10,11,12,13 dışındaki platformlara vurgu yapmaktadır. Bu makaleler arasında, özellikle etkilenen nüfusun giderek artan bir kısmını oluşturan diyabet hastaları için klinik olarak önemli bir damar olan periferik arter hastalığında (PAD) klinik olarak önemli bir damar olan tibial arterlerin işlemesi için laboratuvar düzeyinde yöntemler çok az tanımlıyor.
Bu boşluğu gidermek için, amputasyon geçiren PAD hastalarından alınan kalsifiye insan tibial arterleri için kapsamlı bir iş akışı sunuyoruz. Protokol şunları kapsar: (1) ameliyathane alma bölümünün hemen ardından doku kesilmesi ve diseksiyon; (2) doku morfolojisi ve RNA'nın bütünlüğünü koruyan doğru doku fiksasyonu ve kalsifikasyonu; (3) parti etkilerini en aza indirmek için maliyet tasarrufu sağlayan doku mikrodizileri (TMA) inşası; (4) RNAscope in situ hibridizasyon ve histolojik kalsiyum boyama kalite kontrolü için; ve (5) GeoMx Dijital Mekansal Profiler (DSP) platformunda kalsifiye tibial arterler için özel olarak tasarlanmış ilgi alanı (ROI) seçim stratejisi. Bu adımlar, DSP cihazında örnek toplama öncesi tüm prosedürleri, kütüphane hazırlığını, dizilemeyi ve veri analizini içerir.
Referans verilen DSP platformunda gösterilse de, prensipler 10X Visium veya diğer platformlar için doku hazırlığını yönlendirebilir ve metodoloji, ek damar yatakları veya hayvan modellerine kolayca uyarlanabilir. Bu protokol biyobanka ve ölüm sonrası dokular için uyarlanabilir, ancak başarısı doku koruma, fiksasyon ve depolama koşullarına kritik şekilde bağlıdır. Dokular, iskemik süreyi en aza indirmek için hasattan hemen sonra (ideal olarak 1 saat içinde) sabitlenmelidir. Standart %10 nötr tamponlu formalin (NBF) en az 16 saat oda sıcaklığında (RT) önerilir. Dokular fiksasyondan hemen sonra gömülmeli ve etanolde 3 günden fazla saklanmamalıdır. Önerilen koşullarda işlenen ve saklanan formalin sabitli parafin-gömülü (FFPE) bloklar, mekânsal profilleme için yaklaşık 3 yıl boyunca uygundur, ancak blok yaşıyla birlikte RNA kalitesi düşer. Buna göre, düşük hücrelilikli örnekler, 6 ay boyunca depolanan bloklar, biyobanka örnekleri ve ölüm sonrası dokular için RNA kalitesi değerlendirmesi önerilir. Minimum kabul edilebilir RNA kalitesi, seçilen teste, yatırım getirisi seçimine, istenen çözünürlüğe ve çekirdek tesis önerilerine bağlıdır. Pratikte, sağlam sonuçlar için segment başına yaklaşık 50-100 çekirdek genellikle önerilir. DSP platformu hem FFPE hem de taze dondurulmuş dokuları destekler. Bu protokolde FFPE dokularına odaklanıyoruz.
Bu çalışma mekansal transkriptomiğe odaklansa da, scRNA-seq ile kolayca entegre edilebiliyor. Yayınlanmış scRNA-seq veri setleri ve hesaplamalı uzamsal dekonvolüsyon kullanılarak, her uzamsal nokta için hücre tipi oranlar tahmin edilebilir ve scRNA-dizeq-tanımlanmış hücre durumları doku mimarisine yansıtılabilir. Hem yapı hem de RNA bütünlüğünü koruyarak, protokolümüz tek hücreli veya tek moleküllü doğrulamayı mümkün kılarak, değerli vasküler örneklerden biyolojik içgörüyü en üst düzeye çıkarır ve damar biyoloji araştırmalarında mekansal transkriptomiklerin daha geniş benimsenmesini sağlar.