O que é a Transcriptómica Espacial
A transcriptómica espacial, uma abordagem inovadora para a análise profunda de dados de RNA-seq numa dimensão espacial, permite uma representação abrangente da distribuição de mRNA em cada fatia de tecido individual. Isto permite, subsequentemente, a localização precisa e a identificação diferencial de genes de função expressos ativamente dentro de uma região específica do tecido. Dado que as células, que representam as unidades básicas de um organismo, operam as suas funções biológicas únicas em colaboração com o seu microambiente espacialmente específico, o domínio da informação sobre a posição espacial torna-se fundamental ao investigar mecanismos em biologia celular, oncologia e biologia do desenvolvimento.
Graças aos avanços nas tecnologias de imagem microscópica (incluindo imagem de super-resolução e imagem de moléculas únicas), juntamente com melhorias contínuas nas técnicas de hibridização fluorescente in situ multicolorida, a nossa compreensão da célula, estrutura e funções dos tecidos cresceu exponencialmente. Simultaneamente, a evolução das tecnologias de sequenciação permitiu análises quantitativas e qualitativas precisas da expressão génica em células ou tecidos anteriormente inexplorados. A transcriptómica espacial, ao integrar tecnologias de imagem microscópica e sequenciação, retém o máximo de informação espacial da amostra possível enquanto obtém dados de expressão génica. Isso oferece aos cientistas descobertas revolucionárias com profundas implicações.
Sequenciação de Transcriptómica Espacial FFPE
Com o avanço contínuo e a inovação na tecnologia de transcriptómica espacial, numerosos desafios técnicos estão a ser gradualmente superados. Recentemente, a 10X Genomics alcançou um avanço significativo ao aplicar a transcriptómica espacial para abordar com sucesso as limitações das secções de tecido fixadas em formalina e embebidas em parafina (FFPE) na análise da expressão gênica espacial. Este desenvolvimento fornece um suporte robusto para a exploração adicional da informação espacial. A tecnologia de expressão gênica espacial Visium combina de forma inteligente a histologia com sequenciação de RNA de alto rendimento, ampliando significativamente os tipos e o alcance do processamento de amostras na tecnologia de sequenciação de células únicas. Isso proporciona uma seleção mais rica para investigação em áreas como a fisiopatologia, permitindo análises transcriptómicas abrangentes de mais de 18.000 genes em humanos e em ratos. Esta tecnologia possibilita a investigação aprofundada da expressão gênica de qualquer via, a análise da heterogeneidade tecidual e a revelação de tipos e estados celulares em diferentes contextos morfológicos teciduais.
Serviço de Sequenciação de Transcriptómica Espacial Visium 10x Genomics na CD Genomics
O Serviço de Sequenciação de Transcriptómica Espacial da CD Genomics é uma técnica inovadora, que utiliza a avançada plataforma 10x Visium, permitindo o perfilamento transcricional in-situ preciso da expressão genética completa dentro dos tecidos. Esta abordagem fornece informações detalhadas não apenas sobre os níveis de expressão genética, mas também localiza precisamente onde os genes são expressos dentro do espaço do tecido. Este procedimento permite-nos observar e comparar diretamente as expressões genéticas diferenciais em várias regiões funcionais dentro dos tecidos. Ao fazê-lo, oferece uma ferramenta poderosa para a exploração aprofundada das funções dos tecidos e da mecânica das doenças, ampliando assim a nossa capacidade de investigar as mecânicas da saúde e da doença.
10x Genomics
Princípio de Sequenciação de Transcriptómica Espacial Visium da 10x Genomics
A chave da tecnologia por trás das soluções de expressão gênica espacial reside na seção do slide. Servindo como uma base para a construção da biblioteca, cada slide é padronizado com quatro áreas de captura precisas, cada uma medindo 6,5 x 6,5 milímetros e exibidas em uma moldura quadrangular. Aninhados dentro de cada área de captura estão 5000 pontos com etiquetas de código de barras, cada um com um diâmetro de 55 micrómetros e uma distância centro a centro de 100 micrómetros entre pontos adjacentes. Cada ponto contém uma sequência de código de barras única – um código de barras espacial – utilizado para identificar e diferenciar os pontos discretos. Além disso, cada sonda de ácido nucleico dentro de um ponto possui uma etiqueta única exclusiva para distinguir os diferentes transcritos dentro de uma única célula e eliminar duplicações de PCR, alcançando assim uma quantificação absoluta.
Após a libertação do RNA das células na secção de tecido, este migra para cada um dos locais mencionados e é atribuído a sequências de código de barras correspondentes. Subsequentemente, o RNA passa pelos processos de construção de biblioteca e sequenciação. Aproveitando a informação do código de barras dos dados da sonda, podemos alocar os dados com precisão ao seu local relevante, estabelecendo as origens dos dados a partir de coordenadas espaciais específicas. Em última análise, este processo realiza a visualização da expressão gênica espacial.
Visão geral do fluxo de trabalho de análise espacial Visium. (Dmitrii Shek et al,. Métodos Protoc. 2023)
Passos Experimentais de Sequenciação de Transcriptómica Espacial
O corte de precisão de amostras de tecido fresco-congelado é realizado, seguido pela visualização utilizando técnicas de imagem avançadas.
As secções de tecido são posicionadas numa lâmina especialmente desenhada, revestida com sondas de captura específicas para RNA. Após etapas rigorosas de fixação e permeabilização, o mRNA dentro das células é garantido que seja totalmente liberado e especificamente ligado às sondas de captura, levando a uma captura precisa das informações de expressão génica.
O RNA capturado serve como o molde para a síntese precisa de cDNA e preparação da biblioteca de sequenciamento, garantindo a precisão e fiabilidade da análise subsequente.
As bibliotecas de sequenciamento preparadas passam por um sequenciamento eficiente para uma captura abrangente da informação de expressão génica.
Através da análise de visualização de dados, determinamos com precisão os genes que estão expressos, quantificamo-los e interpretamos ainda a sua informação de posicionamento espacial.
Fluxo de Trabalho do Serviço de Sequenciação de Transcriptómica Espacial
Fluxo de Trabalho do Serviço de Expressão Génica Espacial Visium para Tecidos Congelados Frescos

Fluxo de Trabalho do Serviço de Expressão Génica Espacial Visium para FFPE

Especificação do Serviço
| Requisitos de amostra Tecido Fresco: 6,5mm^3 FFPE: 6,5 mm^3; DV200 > 50% Faixa de Espécies: Humano, Rato, Rato. Para outras espécies, por favor consulte. |
|
| Sequenciação Plataforma de Sequenciação: Illumina NovaSeq 6000 Padrão de Sequenciamento: Sequenciamento PE150 Volume de Dados: ≥50k pares de leitura por local. |
Análise Bioinformática Fornecemos análises de bioinformática personalizadas, incluindo: Dados de sequência bruta Avaliação da qualidade dos dados de sequenciação e filtragem Controlo de qualidade pontual Alinhamento de dados Padronização de dados Agrupamento de pontos Análise de subpopulação de pontos Análise de marcadores Identificação de tipo celular Anotação da região anatómica Análise da comunicação celular Análise diferencial inter-amostral Análise diferencial da região de inter-anotação |
Preparação de Amostras
É imperativo mencionar uma precaução crucial no processo de preparação de amostras, especificamente para amostras de tecido. É aconselhável evitar o congelamento rápido em azoto líquido, uma vez que o arrefecimento rápido pode potencialmente causar danos às estruturas celulares. Em vez disso, o uso de pentano embebido em OTC para o congelamento rápido de amostras de tecido é oficialmente recomendado pela 10X Genomics. Ao longo da aplicação prática, muitos investigadores encontram frequentemente dificuldades na etapa de preparação da suspensão durante experiências de célula única. Apesar de várias tentativas no processamento de digestão, obter uma suspensão de célula única que atenda aos requisitos para uso em máquina continua a ser árduo. Mesmo que se prossiga com a operação da máquina relutantemente, podem existir riscos de condições celulares subótimas, captura insuficiente de células e a complicação de confusão multicelular. Comparativamente, o fluxo de trabalho das experiências de transcriptómica espacial é algo mais simplificado. Sob a orientação de empresas experientes, após realizar um congelamento razoável das amostras de tecido, os passos subsequentes de clarificação do tecido, coloração, fixação, clarificação, construção de bibliotecas, sequenciação e análise, etc., podem ser confiados a empresas profissionais. Isso poderia poupar aos investigadores uma quantidade considerável de tempo.
Vantagens do Serviço
Fatiamento de Qualidade SuperiorCom ampla experiência em corte e montagem, desenvolvemos soluções otimizadas para diferentes tecidos.
Análise AutomatizadaO nosso procedimento de análise bem estabelecido oferece uma interpretação rápida e precisa dos dados de transcriptoma espacial.
Controlo de Qualidade PadronizadoA nossa vasta experiência prática levou ao desenvolvimento de um sistema de controlo de qualidade padronizado.
Equipa ProfissionalA nossa renomada equipa técnica tem anos de experiência em design de planos de projeto, operações de laboratório e análise pós-venda.
Abordagem de Serviço CompletoOferecemos uma gama abrangente de serviços que abrange criopreservação de tecidos e incorporação, montagem, corte, desobstrução, construção de bibliotecas e sequenciação, bem como análise de dados.
Resultados da Demonstração
Figura 1. Agrupamento de pontos e integração de imagem. (Fonte: 10x Genomics)
Figura 2. Padrão de expressão génica em resolução espacial. (Fonte: 10x Genomics)
Figura 3. Expressão de mRNA e mapa de agrupamento do transcriptoma espacial. (Fonte: 10x Genomics)
10x FAQs sobre Sequência de Transcriptoma Espacial
Estudos de Caso de Sequenciação de Transcriptoma Espacial 10x
A mapeação espacial revela subpopulações de adipócitos humanos com sensibilidades distintas.
Revista: Metabolismo Celular
Fator de impacto: 27,287
Publicado: 7 de setembro de 2021
Fundo
O tecido adiposo branco (WAT) regula o equilíbrio energético através do armazenamento de lipídios e da secreção de fatores. A sua plasticidade envolve vários tipos de células, sendo que a expansão saudável do WAT necessita de vascularização, formação de adipócitos e respostas imunes, enquanto o WAT não saudável apresenta hipertrofia e inflamação crónica, levando a doenças metabólicas. A transcriptómica espacial combinada com sequenciação de RNA de célula única identificou três populações distintas de adipócitos no WAT humano, cada uma com diferentes respostas hormonais, destacando a importância da heterogeneidade dos adipócitos na sensibilidade hormonal.
Materiais e Métodos
Preparação de Amostras
- Sujeitos humanos
- Amostras de tecido adiposo subcutâneo
Sequenciação
- Sequenciação de Transcriptoma Espacial 10x
- Plataforma Illumina NovaSeq6000
- Processamento de dados de sequência
- Avaliações do tamanho das células adiposas baseadas em imagem
- Análises de perfis de expressão e vias
- Análises de genes marcadores de subtipos de adipócitos
Resultados
Usando a plataforma de Expressão Génica Espacial 10x Genomics Visium, os autores analisaram o tecido adiposo subcutâneo abdominal de dez indivíduos. Identificaram 20 classes celulares distintas, incluindo células imunes, vasculares e progenitoras. A combinação de transcriptómica espacial e sequenciação de RNA de célula única revelou três classes de adipócitos maduros com assinaturas genéticas únicas. Estas descobertas destacam a heterogeneidade celular e a organização espacial dentro do tecido adiposo, aumentando a compreensão da sua estrutura e função complexas.
Figura 1. Análises integrativas de dados transcriptómicos espaciais e de célula única identificam 18 classes celulares distintas no tecido adiposo humano.
Os autores analisaram sistematicamente a organização celular do tecido adiposo branco (WAT) e descobriram que as células formam tanto aglomerados homotípicos como heterotípicos. Células imunes, progenitores de adipócitos e células vasculares exibiram diferentes graus de aglomeração homotípica. Além disso, o estudo revelou relações espaciais entre diferentes classes de células. Estas descobertas destacam as complexas e espacialmente definidas relações célula-célula dentro do WAT.
Figura 2. As células residentes do WAT apresentam grandes variações na propensão a formar aglomerados celulares homotípicos.
Figura 3. Populações celulares específicas exibem clusters heterotípicos no WAT.
Conclusão
Os autores utilizaram transcriptómica espacial de alta resolução para mapear o tecido adiposo branco humano (WAT), identificando 18 classes celulares distintas, incluindo progenitores de adipócitos, células imunes, vasculares e adipócitos maduros. Desenvolveram algoritmos para descobrir clusters celulares homotípicos e heterotípicos, mostrando que o WAT é mais organizado estruturalmente do que se pensava anteriormente. Notavelmente, descobriram que apenas uma das três populações de adipócitos maduros identificadas respondeu significativamente ao estímulo hormonal. Este trabalho melhora a nossa compreensão da arquitetura celular do WAT e do seu impacto na sensibilidade hormonal, fornecendo um recurso valioso para pesquisas futuras.
Referência
- Bäckdahl J, Franzén L, Massier L, et al. O mapeamento espacial revela subpopulações de adipócitos humanos com sensibilidades distintas. Metabolismo celular, 2021, 33(9): 1869-1882. e6.
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