Nova-ST: доступная платформа для высокоразрешающей пространственной транскриптомики

Исследователи из лаборатории профессора Штейна Аертса (VIB-KU Leuven) представили Nova-ST — новую методику пространственной транскриптомики, которая обещает преобразовать профилирование экспрессии генов в образцах тканей. Nova-ST сделает крупномасштабный высокоразрешающий пространственный анализ тканей более доступным и экономичным. Исследование опубликовано в Cell Reports Methods.

Пространственная транскриптомика позволяет картировать экспрессию генов в срезе ткани с учётом пространственного контекста. Однако существующие методы часто страдают от высокой стоимости, ограниченного разрешения или проблем совместимости.

Nova-ST — это новый рабочий процесс с открытым исходным кодом, разработанный лабораторией проф. Аертса и экспертами VIB.AI и VIB-KU Leuven. Он преодолевает эти ограничения, предлагая экономичность, высокое разрешение и универсальность.

Как это работает

В основе Nova-ST лежит адаптация секвенаторных проточных ячеек Illumina NovaSeq 6000 S4 или нового поколения Novaseq X. Эти ячейки содержат плотную нанопаттернированную поверхность с крошечными нанолунками со случайными штрих-кодами, расположенными в гексагональной решётке.

Каждая лунка служит сайтом захвата молекул mRNA из определённого места в образце ткани. Эта плотная поверхность позволяет Nova-ST достигать высокого пространственного разрешения, потенциально захватывая «отпечаток» отдельных клеток.

«Затем мы используем эти сайты захвата, чтобы "поймать" молекулы mRNA, сохраняя их пространственные координаты», — объясняет доктор Суреш Пуватингал, руководивший экспериментальной разработкой. «Секвенирование этих захваченных молекул mRNA раскрывает профиль экспрессии генов для каждого сайта захвата. Собрав эту информацию вместе, мы можем восстановить детальную карту активности генов во всём срезе ткани».

Преимущества

Платформа обладает несколькими ключевыми преимуществами:

• Экономичность: Использование доступных проточных ячеек Illumina и новой техники резки чипов позволяет создавать несколько чипов Nova-ST из одной ячейки, что значительно снижает стоимость.
• Высокое разрешение: Плотная нанопаттернированная поверхность позволяет достичь высокого пространственного разрешения, потенциально на уровне одной клетки.
• Универсальность: Совместимость с различными типами тканей.
• Открытый исходный код: Протокол доступен для широкого круга исследователей и допускает дальнейшую кастомизацию. «Наш рабочий процесс разработан, чтобы быть удобным и адаптируемым», — отмечает доктор Кристофер Дэви, руководивший анализом данных.

Значение и применение

Nova-ST — часть усилий научного сообщества по демократизации доступа к пространственной транскриптомике, наряду с такими платформами, как Seq-Scope (Мичиганский университет) и Open-ST (Центр Макса Дельбрюка).

Лаборатория Аертса уже применяет Nova-ST в исследованиях нейродегенерации и биологии рака. Например:

• Обработка образцов мышц для лаборатории Сандрин Да Круз (VIB-KU Leuven) для изучения влияния нейродегенеративных заболеваний на нервно-мышечные соединения.
• Совместная работа с лабораторией Дитера Ламбрехтса (VIB-KU Leuven) по расширению платформы для одновременного пространственного анализа рецепторов иммунных клеток и экспрессии генов в опухолях при иммунотерапии.

«Nova-ST меняет правила игры для исследований в различных областях, от биологии рака до биологии растений. Сделав эту платформу открытой, мы стремимся дать возможность учёным по всему миру исследовать и внедрять инновации», — подчёркивает профессор Аертс.