Cum să alegi o platformă de biologie spațială pentru laboratorul tău

Entuziasmul comunității de cercetare cu privire la instrumentele de biologie spațială amintește de entuziasmul pe care l-am văzut odată cu apariția micromatricelor, a secvențierii de generație următoare sau a platformelor de analiză cu o singură celulă. Și pentru un motiv întemeiat: descoperirile permise de biologia spațială promit să fie și mai revoluționare pentru înțelegerea noastră a sistemelor biologice ca cele aduse de predecesorii tehnologici majori.

Biologia spațială oferă în sfârșit oamenilor de știință informații contextuale care au fost dificil sau chiar imposibil de accesat înainte. Prin rezolvarea spațială a celulelor, biomarkerilor și a altor elemente ale unui sistem biologic, putem în sfârșit să înțelegem modul în care interacțiunile lor modulează răspunsul la medicamente, răspunsul imunitar, progresia bolilor infecțioase și multe altele.

În timp ce biologia spațială este promițătoare, recenta explozie a opțiunilor tehnologice i-a lăsat pe mulți oameni de știință să se simtă confuzi sau copleșiți. Având atâtea platforme și servicii din care să alegeți – și multe care vin pe piață în mod regulat – poate fi o provocare să identificăm cea mai bună abordare pentru nevoile actuale ale unui laborator, precum și ceea ce ar putea avea nevoie în viitor.

Aici, ne vom uita la unele dintre cele mai vechi aplicații care beneficiază de tehnicile de biologie spațială și vom trece prin câteva considerații cheie pentru a ajuta oamenii de știință să aleagă metoda care este cea mai potrivită pentru nevoile lor experimentale.

Aplicații cheie

Deși pare clar că avantajele biologiei spațiale se vor extinde în cele din urmă la toate domeniile biologiei – inclusiv utilizarea în domenii clinice, cum ar fi diagnosticul – implementarea sa în acești primi ani s-a concentrat pe câteva domenii cheie în care ar putea face o diferență imediată și ar putea avea clar. implicații pentru sănătatea umană.

Mulți dintre primii adoptatori ai biologiei spațiale provin din domeniul cercetării cancerului. Studiile de imuno-oncologie au fost o vitrină remarcabilă pentru ceea ce ar putea oferi aceste noi tehnologii. În unele cazuri, rezoluția spațială a transcriptelor genelor sau a proteinelor a oferit noi informații pentru a ajuta la răspunsul la întrebările de lungă durată despre motivul pentru care unii pacienți cu cancer au fost vindecați prin tratamente imuno-oncologice, în timp ce alții cu cancere aparent similare au observat beneficii puține sau deloc.1-2 Abilitatea de a vizualiza micromediul tumoral și de a elucida biologia cât mai aproape posibil de modul în care funcționează in vivo a schimbat jocul pentru înțelegerea cancerului și a modului în care acesta răspunde la sistemul imunitar, precum și la intervenția clinică. Aceeași abordare a dezvăluit, de asemenea, noi perspective despre toxicitatea medicamentelor și reacțiile adverse de-a lungul timpului, în special pentru imunoterapiile populare, cum ar fi inhibitorii PD-1.

În timp ce utilizarea biologiei spațiale în cancer a depășit implementarea acestei tehnologii în altă parte, alte domenii văd beneficii de pe urma acesteia. Cercetarea în neuroștiință este un exemplu: oamenii de știință au folosit instrumente spațiale pentru a caracteriza tipurile de celule atât în ​​țesutul creierului de șoarece, cât și în cel uman, construind atlase întregi cu informații moleculare detaliate.3-4 Biologia spațială a făcut, de asemenea, progrese în studiile bolilor infecțioase. În pandemia COVID-19, de exemplu, cercetătorii au folosit această tehnică pentru a urmări patologia moleculară a infecției și răspunsul inflamator pe care îl declanșează.5 Biologia dezvoltării este un alt domeniu cheie de aplicare, cercetătorii cartografiind expresia genelor spațiale în timp pentru a înțelege mai bine dezvoltarea anumitor țesuturi sau organe în timpul embriogenezei.6

Opțiuni de tehnologie

Având la dispoziție atât de multe instrumente de biologie spațială, cel mai bun loc pentru a începe procesul de selecție este identificarea cerințelor cheie pentru nevoile dumneavoastră experimentale. Odată ce ați luat în considerare acești factori, veți avea informațiile de care aveți nevoie pentru a începe să vă uitați la furnizori și să vedeți ce sisteme sunt cele mai potrivite pentru laboratorul dvs.

Rezoluţie

Deoarece platformele de biologie spațială folosesc tehnici diferite pentru a rezolva locația, rezoluția variază destul de mult de la un instrument la altul. În general, sistemele care utilizează microscopia sau optica pentru a observa direct proba de țesut pot produce o rezoluție mult mai mare. Cele mai bune dintre aceste instrumente pot rezolva chiar și structurile subcelulare. Dacă o astfel de rezoluție detaliată nu este importantă pentru munca dvs., atunci puteți lua în considerare și platforme fără observație directă; aceste instrumente folosesc datele codurilor de bare pentru a mapa elementele înapoi la locația lor originală aproximativă în țesut și pentru a genera o „imagine” cu rezoluție mai mică a probei, de obicei printr-o citire secvențială.

Sensibilitate

În timp ce sensibilitatea este importantă pentru toate domeniile de cercetare, anumite aplicații necesită niveluri excepționale – cum ar fi capacitatea de a detecta cât mai puțin o singură transcriere sau o proteină într-o celulă. Dacă identificarea celor mai rari biomarkeri este importantă pentru cercetarea dvs., asigurați-vă că căutați platforme care îndeplinesc acest nivel de sensibilitate. În general, tehnologiile de detectare directă, cum ar fi fluorescența cu o singură moleculă in situ hibridizarea (smFISH), excelează în acest domeniu, în timp ce detectarea indirectă duce adesea la o sensibilitate mai scăzută.

Ținta dorită

Cele mai multe platforme de biologie spațială de astăzi se concentrează pe un tip de analit, gene sau proteine ​​​​exprimate de obicei. Alegerea dintre instrumente de transcriptomice spațială sau instrumente de proteomie spațială este o chestiune a tipului de analit care este cel mai relevant pentru cercetarea dvs. Cu toate acestea, pentru cea mai bună șansă la o platformă care va fi utilă mulți ani, ar putea merita să căutați platforme care sunt concepute pentru a fi extinse la alți analiți în timp.

Multiplexarea

Atât în ​​ceea ce privește numărul de ținte care pot fi analizate, cât și numărul de probe care pot fi rulate simultan, capacitatea variază foarte mult între instrumentele de biologie spațială. Pentru o adevărată știință a descoperirii în care cercetătorii trebuie să ia în considerare toate proteinele sau toate genele, este necesară o platformă cu cel mai înalt nivel de multiplexare. Dar pentru majoritatea experimentelor, un subset de gene sau proteine ​​este suficient. În aceste cazuri, puteți alege dintr-o listă mai lungă de platforme care pot detecta zeci de proteine ​​sau sute de gene. Pentru laboratoarele clinice, capacitatea de a rula mai multe probe simultan ar putea fi cea mai importantă.

Integritatea probei

Procesarea probelor diferă semnificativ în funcție de platformele de biologie spațială. Dacă utilizați mostre prețioase sau poate fi necesar să reanalizați o anumită probă, este important să căutați fluxuri de lucru care nu distrug proba prin curățarea țesutului sau ca parte inevitabil a procesului de analiză.

Privind înainte

Instrumentele de biologie spațială oferă un potențial extraordinar pentru laboratoarele științifice. În următorii ani, este probabil ca rezoluția spațială să fie așteptată de la majoritatea experimentelor de biologie, deoarece datele de secvențiere de generația următoare sunt așteptate acum. Pentru a profita la maximum de investiția dvs. într-o platformă de biologie spațială, asigurați-o pentru viitor, luând în considerare modul în care cercetarea dvs. poate evolua în următorii câțiva ani și asigurându-vă că platforma pe care o alegeți acum poate satisface acele nevoi în evoluție. Cântărirea cu atenție a factorilor de mai sus este o modalitate utilă de a vă începe călătoria în biologie spațială.

Despre autor


Jason T. Gammack este CEO al Resolve Biosciences, o companie care oferă tehnologia Molecular Cartography™ pentru transcriptomica spațială. A petrecut peste 25 de ani în industria științelor vieții și a lansat tehnologii puternice pentru domenii de cercetare, cum ar fi editarea genelor CRISPR, bioinformatica și multe altele.

Referințe

1. Lu S, Stein JE, Rimm DL, Wang DW, et al. Compararea modalităților biomarkerilor pentru prezicerea răspunsului la blocarea punctului de control PD-1/PD-L1: o revizuire sistematică și meta-analiză. JAMA Oncol. 2019;5(8):1195–204. doi: 10.1001/jamaoncol.2019.1549.

2. Finotello F, Eduati F. Profilul multiomic al micromediului tumoral: deschiderea drumului către imuno-oncologie de precizie. Front Oncol. 2018;8:430. doi: 10.3389/func.2018.00430.

3. Lein E, Borm LE, Linnarsson S. Promisiunea transcriptomicei spațiale pentru neuroștiință în era tipării celulelor moleculare. Ştiinţă. 2017;358(6359):64-69. doi: 10.1126/science.aan6827

4. Nilges B, Strauss S, Geipel A, Reinecke F, et al. Analiza spațială cantitativă a 67 de gene pentru a studia efectul patologiei amiloide în boala Alzheimer (AD). Poster prezentat la: Emerging Technologies in Single Cell Research (ediție virtuală); 19-20 noiembrie 2020; Leuven, Belgia. https://www.vibconferences.be/sites/default/files/2020-11/Single%20Cell%20-%20Poster%2044%20-%20Benedikt%20Nilges.pdf. Accesat la 1 martie 2022.

5. Delorey TM, Ziegler CGK, Heimberg G, et al. Atlasele tisulare COVID-19 dezvăluie patologia SARS-CoV-2 și ținte celulare. Natură. 2021;595(7865):107-113. doi: 10.1038/s41586-021-03570-8.

6. D’Gama PP, Qiu T, Cosacak MI, Rayamajhi D, et al. Diversitatea și funcția tipurilor de celule ciliate mobile în cadrul liniilor ependimale ale creierului peștelui zebra. Rep celular. 2021;37(1):109775. doi: 10.1016/j.celrep.2021.109775.

Leave a Comment

Your email address will not be published.