RNA-Seqを用いて複雑な組織構造内の転写活性を空間的に解析
空間トランスクリプトミクスは、構造が保持された組織切片内の転写活性を包括的に可視化するためのロードマップを提供します。手法によっては、ハイブリダイゼーションテクノロジー、または次世代シーケンサー（NGS）を用いたRNAシーケンス（RNA-Seq）テクノロジーにより、高感度に転写活性を検出できます。空間トランスクリプトミクスにより、研究者は組織構造が保持された組織内におけるmRNA発現を細胞レベルで正確に解析できます。
空間トランスクリプトミクスの主な利点の一つは、組織切片上にマッピングされた遺伝子発現パターンの空間的な配置情報を提供し、組織構造と機能的な活動を関連付けられることです。この機能により、研究者は細胞レベルでの生物学的相互作用を明らかにし、腫瘍微小環境のような複雑な組織に関する新たな知見を得ることができます。また、正常組織と疾患組織における細胞活動の比較、細胞活動の定量的アトラスの作成なども可能になります。
これまで、組織切片における空間的な遺伝子発現を明らかにする手法としては、免疫組織化学（IHC）やin situハイブリダイゼーションが広く用いられてきました。しかし、これらの手法はスループットが限られており、一度に解析できる遺伝子数はわずかです。空間トランスクリプトミクスでは、高スループットなイメージングとシーケンスを組み合わせることで、RNA-Seqを用いて形態学的コンテキストの中でトランスクリプトームを解析し、これまで得ることのできなかった視点を提供します。組織サンプル内の生体分子の正確な位置情報を保持する空間RNA-Seq法は、健康および疾患における生物学的メカニズムの理解をさらに深めることに貢献します。
空間トランスクリプトミクス研究の計画と実施に役立つリソースをご活用ください。ワークフローの選択肢、データ解析ツール、データ統合機能をご確認いただけます。
イメージングベースのアプローチでは、通常、蛍光in situハイブリダイゼーションを用いて、組織構造を保持した状態で転写産物を直接可視化し、選択した遺伝子パネルに対してサブセルラーレベルの分解能を実現します。これらの手法は、遺伝子発現の微細な空間的パターンを極めて高い精度で明らかにします。
シーケンスベースのアプローチでは、空間的にコード化されたキャプチャー領域を用いて位置情報を保持しながら、組織内の特定領域から転写産物を取得します。NGS実施後、リードを元の位置情報にマッピングして空間的な遺伝子発現パターンを再構築することで、広範な組織領域にわたる細胞レベルの分解能を実現します。
これらのアプローチにより、研究者は分子活性と組織構造を関連付け、生物学的機能を支える空間的な関係性を明らかにすることができます。
空間トランスクリプトミクスのための組織調製
組織切片をスライドに載せ、固定、染色、および画像化を行うことで、組織学的な情報を取得します。これらの前処理工程は組織の形態を保持し、その後の空間分解された遺伝子発現データの取得を可能にします。
イメージングベースの手法では、細胞内の詳細な空間情報を取得でき、組織構造内における微細なパターンを明らかにできます。一方、シーケンスベースのアプローチでは、イメージングとNGSを組み合わせることで、広範囲の組織領域にわたり細胞レベルの解像度とトランスクリプトーム全体の解析を実現します。シーケンスベースの手法は、解像度や解析範囲を損なうことなく、包括的な遺伝子発現解析を可能にします。
イルミナ空間テクノロジーにより、高度な基板上で仮説にとらわれない遺伝子発現プロファイリングが可能になります。また、この設計により、あらゆる真核生物種に容易に適用可能です。
空間生物学では、細胞レベルで得られるエピゲノム、ゲノム、プロテオームなどの情報を統合しながら、構造が保持された組織内での位置情報も同時に取得できます。これらの手法は総称して空間マルチオミクスと呼ばれ、生物学的システムを包括的に理解するための多次元的なアプローチを提供します。多くの空間マルチオミクスアプリケーションにおいて、イルミナはNGSを活用した技術を提供しており、構造的、機能的、空間的な知見を結び付けることで、次の発見を支援します。
最先端のシーケンス技術とアレイ技術によって、マルチオミクス手法がどのように研究を革新してきたのかを詳しく解説したeBookをダウンロードいただけます。
高解像度の顕微鏡画像上に遺伝子発現をマッピングすることで、FFPE組織切片の全トランスクリプトームを空間的に解析できます。
自動化されたスケーラブルなワークフローにより、異なる組織区画および細胞集団におけるRNAとタンパク質の発現をプロファイリングできます。
NanoString GeoMx Digital Spatial Profilerとイルミナのシーケンスシステムを用いた、腎組織の高解像度かつハイスループットな空間トランスクリプトミクスについてご紹介します。
10x GenomicsのVisium Spatial Gene Expressionを活用し、組織切片全体の転写プロファイリングを実現します。
NextSeq 1000/2000システムを用いたシングルセルおよび空間シーケンス
XLEAP-SBSケミストリーと10x Genomicsのシングルセルおよび空間解析ソリューションを組み合わせることで、NextSeq 1000/2000システムで高解像度ゲノミクス解析を実現する方法をご紹介します。
NanoString GeoMx DSPとイルミナのシーケンスを組み合わせたRNAおよびタンパク質の空間解析により、ヒト星細胞腫および膠芽腫の不均一な病理学的特徴を理解する方法をご紹介します。
NanoStringとイルミナのソリューションを活用したがん研究の進化を、空間生物学の視点から科学分野の専門家が解説します。
早期発症の急性心筋梗塞における、心臓組織の各領域で生じる転写変化についてご紹介します。
アルツハイマー病におけるシングルセルトランスクリプトームの全体像
Dr Vivek Swarupによる空間トランスクリプトミクスの活用が、アルツハイマー病の末期段階に関する理解がどのように進展したかをご覧ください。
空間マルチオミクスプロファイリングが、がん生検サンプルにおいてこれまでにない分子レベルの情報をどのようにもたらすかをご紹介します。
空間情報が、がん研究におけるマルチオミクスデータに次世代の進歩をどのようにもたらしているかをご覧ください。
研究者が空間トランスクリプトミクスを活用して、発生過程にあるヒト免疫システムのアトラスをどのように構築しているかをご覧ください。
研究者が空間トランスクリプトミクスを活用して、卵巣腫瘍微小環境、遺伝子発現、および治療反応の違いをどのように明らかにしているかをご紹介します。
研究者が空間トランスクリプトミクスを活用して、さまざまな組織に存在する多様な細胞の空間的配置をどのように明らかにしたかをご覧ください。
Dr Alex Swarbrickが、乳がんおよび前立腺がんの腫瘍微小環境を研究するためにシングルセル技術をどのように活用しているかをご覧ください。
シングルセルRNAシーケンスは、少ないサンプル量で複雑な生物学的システムを高解像度に解析するためのソリューションを提供します。
NGSベースのRNA-Seqを活用して、転写活性の全体像（コーディングおよびノンコーディングRNAを含む）を包括的に捉えることで、生物学への理解をさらに深める方法をご覧ください。
イルミナは、従来の細胞生物学および分子生物学の研究手法を超える技術を提供し、ゲノム、トランスクリプトーム、およびエピゲノムデータの力を効率的かつ高精度に活用できるよう支援します。
イルミナのRNA-Seqソリューションを活用することで、ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織から高品質な解析結果を取得できます。
空間トランスクリプトミクスを含む、がん研究向けNGSアプリケーションの手法ガイドをご利用いただけます。
遺伝子発現および制御に関するリサーチガイド
イルミナのRNA-Seqソリューションが、トランスクリプトーム解析およびエピジェネティクス研究をどのように支援し、生物学分野における発見の加速に貢献するかをご覧ください。
空間トランスクリプトミクスの詳細については、お気軽にご相談ください。