ऊतकों में जीन गतिविधि और प्रोटीन का पता लगाने की नई विधि: अनुसंधान

न्यूयार्क। वेइल कॉर्नेल मेडिसिन, न्यूयॉर्क-प्रेस्बिटेरियन और नोवेल यॉर्क जीनोम सेंटर के शोधकर्ताओं के सह-नेतृत्व में किए गए एक अध्ययन के अनुसार, नई तकनीक एक अंग या ट्यूमर में अद्वितीय संकल्प पर कोशिकाओं की पहचान और गतिविधि को प्रकट कर सकती है। तकनीक, जिसे नेचर बायोटेक्नोलॉजी में प्रकाशित एक पेपर में बताया गया है, जीन गतिविधि के पैटर्न और ऊतक के नमूनों में कोशिकाओं में महत्वपूर्ण प्रोटीन की उपस्थिति को कैप्चर करते समय कोशिकाओं के विशिष्ट स्थानों पर जानकारी को संरक्षित करता है।

इससे बीमार और ट्यूमर वाले अंगों सहित अंगों के जटिल, डेटा-समृद्ध "मानचित्र" बनाना संभव हो जाता है, जो बुनियादी और नैदानिक अनुसंधान दोनों में अत्यंत सहायक हो सकता है।

अध्ययन के सह-वरिष्ठ लेखक डॉ. हेमटोलॉजी और मेडिकल ऑन्कोलॉजी विभाग में दवा और वेइल कॉर्नेल मेडिसिन में सैंड्रा और एडवर्ड मेयर कैंसर सेंटर के सदस्य और न्यूयॉर्क जीनोम सेंटर में एक कोर फैकल्टी सदस्य हैं।

अन्य सह-वरिष्ठ लेखक 10x जीनोमिक्स के डॉ मार्लन स्टोएकियस थे, जो कैलिफोर्निया स्थित जैव प्रौद्योगिकी कंपनी है जो ऊतक के नमूनों के भीतर कोशिकाओं की रूपरेखा के लिए प्रयोगशाला उपकरण बनाती है। तीन सह-प्रथम लेखक क्रमशः डॉ निर बेन-चेट्रिट, जियांग नीयू और एरियल स्वेट थे, जो अध्ययन के दौरान क्रमशः एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता, स्नातक छात्र और लैंडौ प्रयोगशाला में अनुसंधान तकनीशियन थे।

नई विधि वैज्ञानिकों और इंजीनियरों द्वारा माइक्रो-स्केल पर "देखने" के बेहतर तरीके विकसित करने के व्यापक प्रयास का हिस्सा है कि अंग और ऊतक कैसे काम करते हैं। हाल के वर्षों में शोधकर्ताओं ने बड़ी प्रगति की है, विशेष रूप से व्यक्तिगत कोशिकाओं या कोशिकाओं के छोटे समूहों में जीन गतिविधि और जानकारी की अन्य परतों की रूपरेखा तैयार करने की तकनीकों में।

हालांकि, इन तकनीकों में आमतौर पर ऊतकों के विघटन और उनके पड़ोसियों से कोशिकाओं को अलग करने की आवश्यकता होती है, ताकि ऊतकों के भीतर प्रोफाइल किए गए कोशिकाओं के मूल स्थानों के बारे में जानकारी खो जाए। नई पद्धति उस स्थानिक जानकारी को भी और उच्च रिज़ॉल्यूशन पर कैप्चर करती है।

स्थानिक प्रोटीन और ट्रांसक्रिपटोम सीक्वेंसिंग (एसपीओटीएस) नामक विधि आंशिक रूप से मौजूदा 10x जीनोमिक्स तकनीक पर आधारित है। यह ग्लास स्लाइड्स का उपयोग करता है जो सामान्य माइक्रोस्कोप-आधारित पैथोलॉजी विधियों के साथ ऊतक के नमूनों की इमेजिंग के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन हजारों विशेष जांच अणुओं के साथ भी लेपित हैं।

प्रत्येक जांच अणु में एक आणविक "बारकोड" होता है जो स्लाइड पर इसकी द्वि-आयामी स्थिति को दर्शाता है। जब एक पतली कटा हुआ ऊतक नमूना स्लाइड पर रखा जाता है और इसकी कोशिकाओं को पारगम्य बना दिया जाता है, तो स्लाइड पर जांच अणु आसन्न कोशिकाओं के संदेशवाहक आरएनए (एमआरएनए) को पकड़ लेते हैं, जो अनिवार्य रूप से सक्रिय जीन के प्रतिलेख हैं।

विधि में डिज़ाइनर एंटीबॉडी का उपयोग शामिल है जो ऊतक में रुचि के प्रोटीन से जुड़ते हैं - और विशेष जांच अणुओं से भी जुड़ते हैं। तेज, स्वचालित तकनीकों के साथ, शोधकर्ता कैप्चर किए गए mRNAs और चयनित प्रोटीनों की पहचान कर सकते हैं, और उन्हें ऊतक के नमूने में उनके मूल स्थानों पर सटीक रूप से मैप कर सकते हैं।

परिणामी नक्शों को अकेले या नमूने के मानक पैथोलॉजी इमेजिंग की तुलना में माना जा सकता है। टीम ने एक सामान्य माउस प्लीहा से ऊतक पर SPOTS का प्रदर्शन किया, इस अंग के जटिल कार्यात्मक वास्तुकला का खुलासा किया, जिसमें विभिन्न प्रकार के सेल के समूह, उनके कार्यात्मक अवस्थाएं, और वे राज्य कोशिकाओं के स्थानों के साथ कैसे भिन्न थे।

कैंसर अनुसंधान में SPOTS की क्षमता पर प्रकाश डालते हुए, जांचकर्ताओं ने इसका उपयोग माउस ब्रेस्ट ट्यूमर के सेलुलर संगठन को मैप करने के लिए भी किया। परिणामी नक्शा प्रोटीन मार्करों द्वारा निरूपित दो अलग-अलग राज्यों में मैक्रोफेज नामक प्रतिरक्षा कोशिकाओं को दर्शाता है - एक राज्य सक्रिय और ट्यूमर से लड़ने वाला, दूसरा प्रतिरक्षा-दमनकारी और ट्यूमर की रक्षा के लिए एक बाधा बनाने वाला।

"हम देख सकते हैं कि ये दो मैक्रोफेज उपसमुच्चय ट्यूमर के विभिन्न क्षेत्रों में पाए जाते हैं और विभिन्न कोशिकाओं के साथ बातचीत करते हैं - और माइक्रोएन्वायरमेंट में यह अंतर संभवतः उनकी अलग-अलग गतिविधि राज्यों को चला रहा है," डॉ लैंडौ ने कहा, जो न्यूयॉर्क में एक ऑन्कोलॉजिस्ट भी हैं -प्रेस्बिटेरियन/वील कॉर्नेल मेडिकल सेंटर।

ट्यूमर प्रतिरक्षा वातावरण के ऐसे विवरण - विवरण जो अक्सर ट्यूमर के भीतर प्रतिरक्षा कोशिकाओं की विरलता के कारण हल नहीं किए जा सकते हैं - यह समझाने में मदद कर सकते हैं कि कुछ रोगी प्रतिरक्षा-बढ़ाने वाली चिकित्सा का जवाब क्यों देते हैं और कुछ नहीं, और इस प्रकार सूचित कर सकते हैं उन्होंने कहा कि भविष्य की इम्युनोथैरेपी का डिजाइन।

SPOTS के इस प्रारंभिक संस्करण में एक स्थानिक रिज़ॉल्यूशन है जैसे कि परिणामी डेटासेट के प्रत्येक "पिक्सेल" में कम से कम कई कोशिकाओं के लिए जीन गतिविधि की जानकारी होती है। हालांकि, शोधकर्ताओं को जल्द ही इस संकल्प को एकल कोशिकाओं तक सीमित करने की उम्मीद है, जबकि प्रमुख सेलुलर जानकारी की अन्य परतों को जोड़ते हुए, डॉ लैंडौ ने कहा।