RNA-Seqを使用して複雑な組織構造における転写活性を空間的に解決する
空間トランスクリプトミクスとは、分子プロファイリングと空間的背景を組み合わせて、遺伝子が無傷の組織内でどの位置に活性があるかを示すものです。免疫組織化学（IHC）やin situハイブリダイゼーションなどの技術は、組織構造内の特定のターゲットを局在化させますが、新しい方法では、この機能がトランスクリプトーム全体の分析にまで拡張されます。次世代シーケンサー（NGS）を利用したRNAシーケンシング（RNA-Seq）と空間分析を統合することにより、研究者らは、これまで利用できなかったトランスクリプトームの形態学的な観点にアクセスすることができます。
空間トランスクリプトミクスの主な利点は、組織切片全体の遺伝子発現をマッピングし、分子活性と組織構造を結びつける能力です。この空間分解能により、研究者らは腫瘍微小環境などの複雑な組織における細胞間相互作用を研究し、正常領域と疾患領域を比較し、組織機能の定量的アトラスを構築することができます。
IHCやin situハイブリダイゼーションなどのイメージングベースの手法では特定のマーカーが明らかになりますが、RNAシーケンスベースの空間トランスクリプトミクスでは、同時に何千もの遺伝子にこの能力が拡張され、保存された組織構造内で包括的な分子プロファイルが得られます。NGSベースの空間トランスクリプトミクスにより、研究者は以下のことが可能になります。
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利用いただけます。ワークフローの選択肢、データ解析ツール、および統合機能についてご覧ください。
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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、インタクトな組織内の転写産物を直接視覚化し、選択した遺伝子パネル全体で細胞下レベルの分解能を実現します。これらの手法により、遺伝子発現の微細な空間的パターンを卓越した精度で明らかにできます。
シーケンシングに基づくアプローチにより、規定された組織領域から転写産物を捕捉し、空間的にコード化された捕捉領域を介して空間情報を保存します。NGSの後、リードは元の場所にマッピングされ、空間的な遺伝子発現パターンを再構築し、大きな組織領域にわたる細胞レベルの分解能を可能にします。
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結び付け、生物学的機能の根底にある空間的関係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
組織切片を用いて、組織学的背景を提供するために、マウント、固定、染色、およびイメージングを行います。これらの調製ステップは、組織形態を維持し、空間的に分解された遺伝子発現データの後続生成を可能にします。
イメージングベースの手法は、細胞内の詳細をキャプチャし、組織構造内の微細な空間パターンを明らかにします。シーケンスベースのアプローチは、イメージングとNGSを組み合わせることで、大きな組織領域にわたる細胞レベルの分解能と全トランスクリプトームカバレッジを得ることができます。シーケンスにより、解像度やカバレッジの幅を損なうことなく、包括的な遺伝子発現に関する洞察が得られます。
イルミナ空間テクノロジーは、無傷組織における全トランスクリプトーム解析のための高分解能配列決定ベースのアプローチを提供します。広範な組織領域にわたって幅広いトランスクリプトームカバレッジを提供することは、ターゲット化あるいはイメージングベースの手法よりも重要な利点です。
空間生物学では、エピゲノム、ゲノム、プロテオミクスなどの他の解析方法を細胞レベルで組み込むことができ、同様に保存組織内の背景情報を提供します。これらの手法は、集合的に空間マルチオミクスという用語に分類され、生物系を包括的に理解するための多次元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、構造的、機能的、空間的洞察を結び付けて次の探索を可能にするNGSテクノロジーを提供しています。
最先端のシーケンスおよびアレイ技術によって、マルチオミクス手法が研究をどのように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。
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FFPE 組織切片の全トランスクリプトームを、高解像度の顕微鏡画像上で遺伝子発現をマッピングすることで、空間的に分解された方法で解析します。
in situイメージングを用いて、細胞や組織内の数百から数千のRNAを細胞内分解能で特性化します。
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