单细胞分析是一个非常有用的工具,使细胞间变异在种群的研究,与应用等领域肿瘤生物学和微生物学。然而,细胞不是孤立存在的,它们是深受周围组织内和上下文。在这方面,空间生物学技术可以改进单细胞分析,提供洞察细胞的环境和交互,并提供一个更详细的看它的生物功能。
更多地了解空间的效益和应用生物学方法,188金宝搏备用采访了Vikram Devgan博士基因组学,业务单元的空间NanoString技术。
莎拉·惠兰(SW):你能给我们介绍什么是空间生物学及其意义?
Vikram Devgan (VD):空间生物学是研究细胞在其本地组织环境空前的“丛”和决议。空间生物学结合了组织形态学评估和量化high-plex基因和蛋白质表达的细胞的决议。今天的“空间”一词最常使用来描述方法保持形态完整的上下文信息,同时提供大量细胞的生物学信息。空间生物学的“空间”部分已经存在了很长一段时间。“大量的信息”和“high-plex”部分,是新的。空间组学是指化验,同时,全面衡量,成千上万的成绩单或蛋白质在细胞和组织中,生成高含量数据表达谱,状态和功能的细胞,同时保留空间上下文。
空间生物学方法开辟了一个新的前沿探索通过启用high-plex生物标志物表达的细胞组织学分析上下文。当你可以直接测量成千上万的生物标记细胞,同时保留空间上下文,这使研究人员发现生物细胞和组织内的关系和机制过于复杂或微妙的揭示与其他技术。这个激动人心的新领域进一步发展,这将是变革提供一个新人类健康和疾病的认识,以及更全面的研究生物学。
西南:空间成像技术所带来的好处超过其他类型的单细胞或显微镜分析?
VD:空间比其他单细胞成像技术方法的好处是,所有的细胞都进行了分析原位,所以没有细胞被他们甩在了后面。分子分析物中化验直接从细胞,这些细胞在组织学分析上下文。捕获的所有信息和集成提供一个完整的画面。High-plex空间成像方法利用循环荧光显微镜分析非常大量的并行分析物。这允许集成的形态学和组织学信息生成高分辨率和高信息内容组织的地图。重要的是,空间成像技术使细胞分割基于核和细胞边界标记,因此分析物可以被指派专门的细胞属于和形态学信息,如形状,大小,位置和体积的数据和图像捕获细胞。这使得数据捕捉空间分布在组织和细胞类型的多样性,罕见的细胞发现,空间模式/梯度表达式和微环境。
其他类型的转录组和蛋白质组单细胞分析(如单细胞RNA序列,流式细胞术,大规模血细胞计数、单细胞蛋白免疫印迹,droplet-based微流控免疫测定,等等)可以提供大量的单个细胞的生物学信息,但是他们缺乏空间信息和介绍组织dissociation-associated偏见。
其他类型的microscopy-based分析RNA和蛋白表达等免疫组织化学(包含IHC),免疫荧光(如果)或原位杂交(伊什)可以提供空间上下文,但信息的广度和深度有限,缺乏工作流自动化和分析方法使high-plex分析和单细胞数据处理。
西南:你能解释NanoString创新CosMx™空间分子成像仪(SMI)系统功能,走我们通过工作流吗?
VD:CosMx空间分子成像仪(SMI)是第一个空间生物学平台提供空前high-plex multiomics为完整formalin-fixed石蜡包埋(FFPE)和用来(FF)样品在细胞和亚细胞决议。CosMx SMI平台使空间解决,high-plex数字超过64 1000 RNA和蛋白质的定量目标。
CosMx RNA和蛋白质测定化学是一个amplification-free单分子编码方法,依靠伊什探针、荧光读数探针检测单一的RNA分子或蛋白质空间定义信号完整的组织部分。分析利用重组抗体和/或伊什共价链接到小RNA探针(~ 20海里)高信息内容(64位编码)单分子成像条形码。CosMx工作流一夜之间由一个流线型的样品制备的协议,它包括伊什探针的杂交组织玻璃幻灯片的幻灯片,然后组装成流细胞。这些都是放置在一个射流巢的重度仪器可以容纳四个幻灯片。CosMx SMI独特提供真正的细胞边界检测使用蛋白成像加上high-plex RNA检测。CosMx重度精神病是一个全面的技术提供可定制的预定义的面板、样品准备包、集成读数直观的数据分析(包括自动程控识别、UMAP微分表达式分析、亚细胞定位、等)和交互式观众为端到端服务研究的需要。
西南:CosMx的一些主要应用系统?
VD:与high-plex原位分析,CosMx重度可以让研究者去看看哪些细胞存在,位于组织,他们的生物标志物co-expression模式和他们如何组织和影响组织微环境交互,所有与一个实验。关键应用程序通过CosMx重度是:
- 细胞阿特拉斯/细胞类型。容易发现和细胞类型的映射使用已知的RNA和蛋白质表达谱的目标。
- 组织微环境映射。理解细胞的社区通过检查单个细胞及其邻近的细胞进行交互。
- 发现中的交互。分析100经典的表达和相互作用中的双之间相互作用的细胞。
- 生物标志物的发现。揭示了微分基因表达和路径在同一个细胞类型取决于他们的空间位置。
- 疾病状态评估。可视化和量化分子(RNA和蛋白质)和细胞组织的健康与病变组织的变化。
西南:有什么困难分析FFPE组织,和NanoString技术如何克服呢?
VD:FFPE样品分子是出了名的困难分析高可变性,低产量和在许多情况下,高降解。NanoString已经解决FFPE挑战成功了十多年,从nCounter®基因表达系统,然后与GeoMx®数字空间剖析器(DSP)系统和现在我们将这些知识应用到CosMx重度系统。机械化、amplification-based方法像滚动周期放大需要记录的完整性,又可以有效地检测到。NanoString独特的probe-based检测消除的挑战FFPE利用分子“条形码”和单分子成像直接杂交和检测数百独特的记录在一个反应没有任何扩增步骤,可能会引入偏见。
西南:我明白NanoString是释放一种叫做AtoMx的基于云计算的信息解决方案™空间信息平台(SIP)。你能告诉我更多关于AtoMx解决方案和为什么它是独一无二的?
VD:AtoMx SIP是第一个基于云计算的信息平台,提供安全的、可扩展的存储和分析空间生物学研究人员需要驱动的工作流研究设计同行评议的出版物。AtoMx SIP兼容CosMx SMI平台和GeoMx DSP,支持研究跨越了生物学的相关尺度跨多个实验室和机构。AtoMx不再需要实验室投资自己的昂贵的信息基础设施,减少空间生物学分析计算时间从天的小时。用户可以灵活地应用AtoMx预定义的数据分析的管道,来定制这些管道使用自己的代码或者访问生物信息学社区开发的开源工具。此外,用户可以轻松地从任何地方访问数据和与人分享。
Vikram Devgan博士是莎拉·惠兰,科普作家技术网络。188金宝搏备用
