Spatial biyoloji, gen veya protein ifadesinin dokulardaki seviyelerini ve konumlarını analiz ederek birçok dokunun anlaşılmasına katkı sağlıyor; ancak uygulaması özellikle beynin gizemlerini ortaya çıkarıyor. Çeşitli hücre tipleri ve sayısız hücre-hücre etkileşimi ile, araştırmacılar spatial biyolojinin dokuları haritalama ve hücre atlaslamadaki yeteneklerini uyguladıkça, beynin sırları yavaşça çözülüyor. Bu, hastalık patolojileri ve beyinde meydana gelen nörodejeneratif değişikliklerin mekanizmalarına yeni bir perspektif sunuyor. İşte araştırmacıların spatial biyolojiyi Alzheimer hastalığını incelemek için nasıl kullandığına dair bir bakış.
**Nörodejenerasyonun Aşamalandırılması:**
Alzheimer hastalığı (AD) ve multipl skleroz (MS) gibi nörodejeneratif hastalıklar genellikle aşamalı olarak ortaya çıkar. Araştırmacılar, 10x Genomics’in Visium platformu ve spatial transkriptomik kullanarak AD ve MS’nin farklı aşamalarında gen ifadesinin ilerlemesini incelemek için bu teknolojileri kullanıyorlar. Visium, morfolojik hastalık belirteçleri etrafındaki hücresel peyzajı sorgulamak ve gen ifadesi desenlerindeki değişikliklerin çeşitli hastalık durumlarını nasıl etkileyebileceğini anlamak için kullanılıyor. Ayrıca, spatial transkriptomik’i histoloji iş akışlarıyla entegre etmek isteyen araştırmacılar için Visium, morfolojik ve spatial transkriptomik verilerini eşleştirmek için 10x Genomics’in CytAssist platformu ile çalışıyor.
2024 yılında, 10x Genomics Visium HD testi ile mevcut in situ Xenium platformuna ekleyerek daha yüksek çözünürlükte bir araç kutusunu genişletecek. Yeni hücre popülasyonları tanımlandıkça, araştırmacılar şimdi bu benzersiz hücre popülasyonlarındaki transkriptomik profilleri çeşitli hastalık durumları boyunca karşılaştırmaya başlıyorlar.
**AD ve Hava Kirliliği:**
Spatial transkriptomik’teki RNA tespitine karşı, spatial biyolojinin başka bir modu dokulardaki ifade edilen proteinleri analiz eder, bazen spatial fenotipleme olarak adlandırılır. Cedars Sinai’den araştırmacılar, Akoya Biosciences’in PhenoCycler-Fusion (PCF) sistemini kullanarak hava kirliliğinin Alzheimer hastalığının patogenezine etkilerini fare modelinde inceledi. Farelere hava partikül maruziyetiyle AD belirteçlerinde artış tespit ettiler. PCF sisteminin önemli bir özelliği, bütünsel spatial fenotipleme ile tüm slaytları analiz etme yeteneğidir. Özellikle Alzheimer hastalığının daha küçük patolojik özelliklerini analiz etmek için önemli olan tek hücre çözünürlüğü ile farklı hücre tiplerini ve konumlarını aynı anda haritalama imkanı sağlar.
**Tek Hücre Gen İfadesi ile AD Araştırması:**
Gen ifadesi çalışmaları, belirli hücre tiplerinin fizyolojik rollerini anlamamıza ve potansiyel hastalık mekanizmalarını belirlememize yardımcı olabilir. Vizgen’in MERSCOPE platformu, araştırmacılara in situ tek hücre gen ifadesini inceleme olanağı tanır. Yüksek çözünürlüklü spatial görüntüleme ve MERFISH (multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization) etiketleme ve algılama ile spatial transkriptomik kullanır.
Allen Institute for Brain Science’teki araştırmacılar, MERSCOPE ve tek hücre analizi kullanarak insan beyninde Alzheimer hastalığının kapsamlı, çoklu modaliteye sahip bir hücre atlası oluşturdular. Beyindeki farklı hücre tiplerinin Alzheimer hastalığının farklı aşamalarında mekansal dağılımını haritaladılar ve hastalık şiddetiyle ilişkili olarak belirli hücre supertyplerinin oransal değişikliklerini karakterize ettiler.
Beyin dokusu, spatial biyolojide benzersiz zorluklar sunar, örneğin yaşlanan beyinlerde sıkça bulunan arka plan otofloresans nedeniyle görüntüleme üzerinde interferansa neden olabilen lipofuscin adlı kahverengi pigment içeren granüllerin komplike varlığı gibi. Bu konuda yardımcı olmak için Vizgen, MERSCOPE Fotobleacher’ı geliştirdi ve örnek hazırlığı sırasında arka planı azaltmak için doku temizleme adımını uyguladı. Bu, araştırmacıların farklı yaşlardaki veya hastalık aşamalarındaki insan beyin örneklerini görüntülemelerine olanak tanır.
MERSCOPE gibi spatial biyoloji teknolojileri, beyin hücre atlaslarını oluşturma çabalarını destekleyerek bilim dünyasında beyin fonksiyonunu anlamak için çok-omik verileri bu haritalara entegre etmeye devam edecek. ”
Örneğin, multiplex protein görüntüleme ile MERSCOPE görüntüleme kombin edildiğinde, araştırmacılar AD hastalarının beyinlerinde plağın görselleştirmesini yapabilecek ve plağın etrafındaki hücresel kompozisyonu ve durumlarını karakterize edebilecekler,” diyor Jiang He, Vizgen’in Bilimsel Ortak ve Bilimsel İşlerden Sorumlu Kıdemli Direktörü. Spatial biyoloji yöntemleri ilerledikçe, beyin sırlarının daha da çözülmesi bizleri heyecanlandırmaya devam edecek.
