İlaç Keşfinde Uzamsal Genomik ve Transkriptomik Görüntüleme

Drug Target Review Editör Yardımcısı Victoria Rees, tek hücreli uzamsal genomik ve transkriptomik bilgiler kullanılarak yeni bir fare beyin reseptör haritasının nasıl geliştirildiğini öğrenmek için Vizgen bilimsel kurucu ortağı George Emanuel ile konuştu.

Tek hücreli uzamsal genomik ve transkriptomik çalışmaların ilaç keşfi için önemini açıklayabilir misiniz?

George: Önce geriye dönüp önceki nesil genomiklerin endüstri üzerindeki etkisini düşünmek faydalı olacaktır.

Biyolojik sistemler işlevlerini birçok genin ekspresyonunu kontrol ederek gerçekleştirir; bu kadar çok genin ekspresyonunu karakterize edebilmek oldukça kapsamlı bir ölçüm yöntemi gerektirir.

Yeni nesil dizilemede (NGS) gördüğümüz gibi, binlerce farklı transkript ifadesini ölçmek biyolojiyi anlamak için çok önemlidir. Ancak sadece birkaç transkript ölçebiliyorsanız, resmin tamamını gerçekten anlayamazsınız. Biyolojik sistemlerde farklı hücre grupları sürekli birbirleriyle iletişim kurarlar. NGS her transkriptin geldiği yeri ayırmaksızın tüm doku bloğundaki farklı transkriptlerin ekspresyonunu gösterir. Benzer şekilde, tek hücreli dizileme, tipik olarak hücreleri ayrıştırır ve ardından hücrelerin her birinde hangi genlerin eksprese edildiğini ölçer. Bu teknolojiler, bu farklı dokularda var olan karmaşık hücre karışımlarını görmemizi sağladı. Bununla birlikte, hücreler ayrıştırılmış olduğundan tek hücreli dizileme ile her bir hücrenin sağlam doku içinde nerede bulunduğu hakkında bilgi edinemeyiz.

Her bir hücrenin işlevsel doku içinde nerede bulunduğunu anlamak önemlidir. Genel olarak, hangi hücrelerin olduğunu anlamak iyi bir ilk adımdır, ancak hücresel kimliğin yanı sıra kesin konumları anlama yeteneği, biyolojik bir sistemi tam olarak anlamak için gereken bir sonraki kritik bilgi katmanıdır. Bu nedenle, tek hücreli uzamsal genomik yaklaşımların, NGS ve tek hücreli dizileme yöntemleri tarafından sağlanan temelin üzerine ek uzamsal bilgi katmanı sağladığını düşünüyoruz.

Geliştirdiğiniz fare beyni reseptör haritasını tarif edebilir misiniz?

George: Fare beyni reseptör haritasını oluşturmak için, her bir pozisyon için üç biyolojik kopya ve fare beyninde üç pozisyonu ölçerek neredeyse bir milyon hücrede yaklaşık yarım milyar transkript ölçtük. Ölçüm 483 genden oluşan bir panel kullanılarak yapıldı.

Uzamsal çözünürlüğe sahip tek hücre bilgisi sağlama gücünü görünce bu kadar büyük bir veri kümesini yayınlamaya karar verdik. Bu veri yayınındaki çıktılar MERSCOPE platformu tarafından üretilir ve birincil uzamsal genomik bilgiyi, saptanan tüm transkriptlerin listesini içerir. Ek olarak, MERSCOPE hücre segmentasyonu yaptığı için tek hücre analizi sağlar. Segmentasyon ile her ölçüm bir hücre-gen matrisi oluşturur. Bu fare beyni reseptör haritasını yayınladık ve uzamsal genomiği keşfetmekle ilgilenen herkes için ücretsiz olarak kullanılabilir hale getirdik. Bunun uzamsal genomik ayrıntıların gücünün anlaşılmasına ve araştırmacıların beyinde G proteinine kenetli reseptörlerin (GPCR) rolünü anlamasına yardımcı olmasını umuyoruz.

Bu verileri nasıl topladınız ve ne tür teknolojiler kullandınız?

George: Fare beyni reseptör haritasını, çoklu hataya dayanıklı floresan in situ hibridizasyon (MERFISH) teknolojisiyle desteklenen MERSCOPE TM uzamsal transkriptomik platformunu kullanarak oluşturduk.

Haritada paylaşılan veriler, MERSCOPE cihazından gelen çıktı tipiyle aynıdır; örneği koyarsınız ve uzamsal transkriptomik profil oluşturma verilerini alırsınız.

Bu kamuya açık bilgi, araştırmacılara hastalık araştırması veya ilaç keşfi konusunda nasıl yarar sağlayabilir?

George: Bu veri setini daha geniş araştırma topluluğu için bir kaynak olarak görüyoruz. Bu sadece uzamsal genomiğin gücünü anlamak için bir kaynak değil, aynı zamanda bu farklı GPCR'lerin fare beynindeki ekspresyonunu anlamak için de bir kaynaktır. GPCR'ler, genellikle ilaç hedefleri olarak tanımlanan bir gen sınıfıdır; çevreden gelen girdiye göre hücre aktivitesini değiştiren hücre yüzeyi proteinleridir. Bir ilacın hücreye girebilmesi için GPCR aktivasyonu ya da inhibisyonunu gerektirir. Bir hücrenin GPCR ekspresyonuna bağlı olarak belirli bir ilaç tedavisine yanıt alınabilir ya da alınamaz. Dolayısıyla, fare beyninde beyin bölgesi ve hücre tipine göre GPCR ekspresyonunun anlaşılması yeni tedavilerin geliştirilmesine rehberlik edebilir.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde uzamsal genomik araştırmaların daha yaygın olarak benimseneceğini düşünüyorum. Sunduğumuz bu veri setinin yeni biyoinformatik araçların üretilmesi için de malzeme olmasını umuyoruz. Bu sonuçta transkripsiyonel uzamsal genomik teknolojisi için başlangıç ​​vuruşu olacaktır.