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Perfilamento espacial da expressão genética de desordens neurológicas

insights from industryCedric Uytingco, Ph.D.Scientist10x Genomics

Nesta entrevista, Cedric Uytingco discute os benefícios chaves de poder visualizar testes padrões da expressão genética em amostras neurológicas.

Por que é importante para neurocientistas combinar a histopatologia e a expressão genética?

Tradicional, os neurocientistas usaram a histologia para pressupr o tipo da pilha baseado na morfologia e no lugar conhecidos das pilhas. Contudo, usar esta classificação apenas pode obscurecer a informação que é necessária para compreender a revelação e a patologia normais da doença.

Ganhar uma compreensão de testes padrões da expressão genética e interacções da pilha-à-pilha dentro do tecido fornece o contexto adicional, ampliando as introspecções que podem ser ganhadas e descoberta biológica de aceleração.

perfilamento espacial da genómica 10xCrédito: genómica 10x

Para qual outras áreas de pesquisa é isto particularmente útil?

A expressão genética de conexão à histologia é útil para uma grande variedade de aplicações da pesquisa onde os pesquisadores querem mergulhar mais profundo na arquitetura do tecido, na função biológica, e na patologia da doença. Além do que a neurociência, os pesquisadores que estudam o cancro, a immuno-oncologia, a imunologia, e a biologia desenvolvente encontrarão a tecnologia útil.

Que os desafios principais que os cientistas enfrentam ao tentar visualizar a expressão genética estão usando espacial métodos tradicionais?

As técnicas tradicionais que examinam a expressão genética e morfologia, tal como o immunohistochemistry ou a hibridação in situ, confiam na proteína de sondagem e/ou em ácidos nucleicos de um número relativamente pequeno de alvos conhecidos. Isto exige o conhecimento prévio de marcadores da pilha e limitando estuda alvos conhecidos, pesquisadores pode ser informação faltante sobre os subtipos da pilha que poderiam ser biològica significativos.

Examinar uma vasta gama de biomarkers exige um grande número secções, sondadas com alvos individualmente ou com baixa-plex produção, e finalmente, todas as secções precisam de ser imaged e analisaram manualmente. Nos casos onde a quantidade de tecido disponível é limitada, analisar alvos extensivos pode nem sequer ser possível.

Que a expressão genética espacial está perfilando e como ele supera algumas destas edições?

O perfilamento espacial da expressão genética fornece uma ideia de testes padrões da expressão genética combinando a histologia e a expressão total do mRNA em secções intactos do tecido. Caracterizar populações da pilha sem conhecimento prévio de subtipos da pilha ou de marcadores da pilha permite introspecções profundas na heterogeneidade da expressão genética, assim como a descoberta de biomarkers novos.

Esta tecnologia permite uma riqueza da informação quantitativa de uma secção individual, incluindo testes padrões da expressão genética, informação do coexpression, e introspecções moleculars em caminhos da sinalização.

Como a tecnologia foi desenvolvida?

A capacidade para combinar dados imparciais da expressão genética com a informação histológica da mesma secção do tecido foi descrita primeiramente por Ståhl e outros na ciência que fundou então Transcriptomics espacial como um derivado da ciência para o laboratório da vida, que nós adquirimos em novembro de 2018.

Uma vez a parte da genómica 10x, o esforço de revelação foi intensificada para produzir uma solução mais robusta, mais fácil de usar com melhor definição espacial, uma sensibilidade mais alta, e umas ferramentas de análise automatizada. Menos do que do ano uma genómica 10x mais tarde está trazendo a Visium a solução espacial da expressão genética ao mercado.

Como a solução espacial da expressão genética de Visium trabalha?

o tecido Fresco-congelado é seccionado e colocado em uma corrediça com os milhares de pontos com código de barras, contendo milhões de oligonucleotides da captação com os códigos de barras espaciais originais a esse ponto. As secções do tecido são imaged e processadas então para liberar o mRNA, que liga aos oligonucleotides da captação.

Uma reacção reversa da transcrição ocorre na corrediça, gerando o cDNA que é usado para fazer uma biblioteca padrão do curto-read. A biblioteca com código de barras do cDNA pode ser traçada de volta a um ponto específico, criando uma camada de dados da expressão genética que podem ser combinados com uma imagem do microscópio da secção do tecido.

Exemplo de VisiumCrédito: genómica 10x

Como os dados espaciais da expressão genética estão avançando nossa compreensão de desordens neurológicas e do CNS saudável?

O sistema nervoso é imensa complexo, tornando-se de uma população relativamente homogénea de pilhas do ancestral a uma rede diversa das pilhas que os controles viajam de automóvel e função sensorial, assim como da cognição. Desembaraçar as complexidades deste sistema exige não apenas a compreensão do que está acontecendo mas igualmente onde, como regiões distintas das funções diferentes do controle de sistema nervoso.

Que explora a expressão genética testes padrões em uma maneira imparcial com perfilamento espacial da expressão genética aprofunda nossa compreensão dos factores que contribuem à revelação normal e funcionam, assim como dos mecanismos que são a base de desordens neurais.

A tecnologia foi usada recentemente para realizar a expressão genética spatiotemporal no ALS. Por que era esta pesquisa significativa?

O papel por Silas Maniatis e colegas examinou a expressão genética no tecido post-mortem de pacientes do ALS e em um modelo murine da doença. Seu estudo confirmou alterações na expressão genética de diversos genes conhecidos para ser envolvido no ALS mas em mudanças adicionais igualmente identificadas nos genes envolvidos na activação microglial e autophagy.

Adicionalmente, estes podiam usar a morfologia para traçar mudanças da expressão genética ao longo da linha central rostrocaudal da medula espinal e entre a matéria branca e cinzenta. Esta pesquisa fornece introspecções nos mecanismos celulares e moleculars subjacentes do ALS.

Para a pesquisa nesta área e em outras doenças neurodegenerative, como pode esta tecnologia jogar um papel?

Uma vantagem principal desta tecnologia é a riqueza de informação que pode ser ganhada de uma única secção do tecido, que seja particularmente vantajosa para os estudos onde a quantidade de tecido é limitada.

Os pesquisadores poderão agora examinar testes padrões da expressão genética no tecido e usar a informação ganhada para identificar e caracterizar biomarkers novos e caminhos da sinalização que jogam um papel na doença, conduzindo finalmente a uma compreensão melhor de causas e de progressão da doença. Podem leverage a informação ganhada destes estudos para começar a fazer as perguntas que não eram previamente possíveis.

Cérebro - neurociênciaCrédito: CoffeeMill | Shutterstock

Além do que o ALS, como esta tecnologia está sendo usada para melhorar nosso conhecimento da doença de Alzheimer?

o RNA da Único-pilha que arranja em seqüência (scRNA-segs.) é usado frequentemente estudar a pilha diferente dactilografa dentro o CNS dos mamíferos, mas esta técnica é limitada pela dissociação dos neurônios e de pilhas glial do tecido nativo. Isto limita nossa capacidade para observar a distribuição espacial da expressão genética.

Isto é da importância particular na pesquisa de Alzheimer, onde nós ainda estamos tentando identificar os papéis contribuintes de várias estruturas no CNS. Na sociedade para o Congresso Anual da neurociência, eu estarei apresentando um cartaz em nossos estudos da expressão genética espacial que perfilam, que tocarão em perfilar um modelo do rato da doença de Alzheimer familiar, APPSWE [Tg2576].

Para aqueles de que não usaram esta tecnologia antes, como difícil é a incorporar em sua pesquisa? Exige o equipamento ou o treinamento do especialista?

A solução espacial da expressão genética de Visium é facilmente adoptável dentro de infra-estrutura existente do laboratório. Usa métodos padrão e ferramentas do laboratório para a análise do tecido, incluindo o tecido que seccionam, o Hematoxylin, e a eosina (H&E) que mancha, e a imagem lactente. A solução kitted, que inclui a corrediça e os reagentes necessários criar uma biblioteca seqüência-pronta.

Onde podem nossos leitores encontrar mais informação?

Sobre Cedric Uytingco, PhD

Headshot de CedricDurante todo minha carreira, eu fui focalizado na pesquisa da neurociência e em leveraging a informação que pode ser ganhada das secções do tecido para endereçar a biologia fundamental e o seu impacto na doença.

Eu terminei meus estudos graduados na Universidade de Maryland, Faculdade de Medicina, onde meus estudos se centraram sobre o traço funcional do circuito do sistema olfactivo.

Lá do eu terminei um postdoc na universidade de Florida focalizei na biologia de sistemas e em examinar a patofisiologia dos ciliopathies, com o objectivo último de desenvolver o tratamento terapêutico do gene.

Eu vim à genómica 10x em janeiro de 2019 e juntei-me à equipe que foi centrada sobre desenvolver a solução espacial da expressão genética de Visium.

Sobre a genómica 10x

a genómica 10x é produtos de uma construção da empresa da tecnologia da ciência da vida para interrogar, compreender e dominar a biologia para avançar a saúde humana. As soluções integradas da empresa incluem instrumentos, materiais de consumo, e software para analisar sistemas biológicos em uma definição e em uma escala que combine a complexidade da biologia.

os produtos da genómica 10x foram adotados pelos pesquisadores em todo o mundo que incluem 93 das instituições de pesquisa globais superiores e 13 das 15 companhias farmacéuticas globais superiores, e mencionados dentro sobre 500 artigos de investigação nas descobertas que variam da oncologia à imunologia e às doenças auto-imunes.

logotipo da genómica 10x

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