Heterogeneidad de tumores con tecnología unicelular
Si la tecnología unicelular está de moda, entonces el transcriptoma espacial es un caballo oscuro. La tecnología 10x Visium ha atraído mucha atención desde su introducción. El transcriptoma espacial puede evitar la pérdida de información de ubicación celular en los tejidos, observar la composición celular y la expresión genética original en diferentes regiones del tejido y obtener directamente información diferencial de expresión genética en diferentes regiones funcionales.
Si 2009~65438+2009 es la década dorada de la tecnología unicelular, entonces los próximos cinco años definitivamente serán el mundo del transcriptoma espacial.
La combinación de tecnología unicelular y transcriptoma espacial puede crear diferentes chispas. No solo puede descubrir mucha información que no ha sido descubierta por personas anteriores, sino que también puede mejorar en gran medida la calidad de los artículos.
Aunque ambos son los favoritos de la investigación científica en esta etapa, ¿podrán publicar artículos de alta puntuación juntos?
La respuesta es:
¡No!
Sin un diseño de proyecto razonable,
¡solo se pueden desperdiciar cientos de miles de fondos para investigación científica!
Entonces, ¿cómo diseñar un proyecto? Vamos, deja que Ou Yi se dé todo el uno al otro:
Construye un atlas refinado para sentar una buena base para el tema.
La construcción de un atlas celular es una poderosa herramienta para la investigación unicelular. Al diseñar un proyecto unicelular, podemos comenzar con un diagrama celular.
Al construir un atlas unicelular, cabe señalar que se ha publicado el atlas de tejidos completos de humanos y ratones, y se debe prestar atención al refinamiento y diferenciación del atlas.
¿Qué es la sofisticación?
Otros han publicado un atlas de células hepáticas, luego nosotros podemos construir un atlas de células parenquimatosas hepáticas.
¿Qué es la diferenciación?
Otros han publicado un atlas celular del cáncer de hígado, luego nosotros podemos construir un atlas celular de la hepatitis.
La complejidad de la composición de los organismos vivos supera con creces la conciencia de las personas. La tecnología unicelular es una herramienta poderosa para analizar esta complejidad. Cuanto más refinado y diferenciado sea el mapa celular, mayores serán las posibilidades de descubrir fenómenos desconocidos y significativos.
Actualmente no existe un límite superior en los umbrales de refinamiento y diferenciación de los atlas celulares. Siempre que puedas diseñarlo e implementarlo, hazlo.
La extracción de mapas de células individuales tiene amplias perspectivas
Después de obtener el mapa de células, los subtipos se pueden dividir varias veces según los genes marcadores y los tipos de células de interés para determinar los subtipos de células no descubiertas previamente. . Una vez más, la complejidad de los organismos vivos está más allá de nuestra imaginación. Siempre que haya suficientes células, ciertamente podemos encontrar tipos de células que no se mencionan en los libros de texto.
Incluso si la cantidad de células capturadas no es suficiente para respaldar el descubrimiento de células raras, las comparaciones entre diferentes tipos de muestras, tipos de células o poblaciones de células pueden proporcionar una gran cantidad de datos para que podamos profundizar más.
Por ejemplo, utilice análisis de series cuasi temporales para explorar la diferenciación y las trayectorias de desarrollo de diferentes poblaciones celulares, utilice el análisis GESA para explorar las funciones y vías de diferentes poblaciones celulares o utilice interacciones celulares para analizar las relaciones. relación entre diferentes poblaciones celulares.
Con base en los hallazgos anteriores, si realizamos una prueba FISH en genes marcadores clave, básicamente se pueden obtener 10 artículos representados por NC.
La combinación del transcriptoma espacial es perfecta.
Las ideas anteriores son las rutinas de análisis más comunes para células individuales. Para lograr este paso, basándose en datos a nivel de una sola célula, todos tendrán una comprensión preliminar de la población celular que se está estudiando. Si continúa profundizando, generalmente hay dos ideas: verificación funcional y aprendizaje combinado.
La idea de verificación funcional se puede analizar en profundidad más adelante. Hay muchos tipos de combinaciones ómicas, nivel de proteína, nivel de apariencia, nivel inmunológico. Hoy discutimos principalmente la combinación de ómicas a nivel espacial.
En primer lugar, debemos aclarar por qué necesitamos hacer un transcriptoma espacial.
Después de hablar sobre el contenido de las células individuales mencionado anteriormente, todos deberían tener una comprensión preliminar de la población de células objetivo, pero todavía hay muchos temas que vale la pena discutir, como:
Estos problemas , si es difícil de interpretar claramente basándose únicamente en datos a nivel de celda única.
Por lo tanto, es necesario combinar el transcriptoma espacial de forma unicelular, y los dos pueden corroborarse entre sí para obtener información más realista.
A continuación, analizamos cómo diseñar muestras de transcriptoma espacial conjunto unicelular.
Actualmente, el precio del transcriptoma espacial es relativamente caro, con una diapositiva que cuesta entre diez y doscientos mil. Pero una diapositiva tiene cuatro áreas de captura, lo que significa que puede procesar cuatro secciones congeladas, por lo que las cosas que se pueden hacer aquí son enormes.
En el diseño anterior de celda única, elegimos el modo de control: Caso = 3:3.
Si la información patológica en estudio se puede concentrar en una sección, entonces el control 1 + caso 3 o el control 2 + caso 2 se pueden colocar en una diapositiva espacial.
El número de cortes en el grupo de pretratamiento fue de 3 para analizar mejor la heterogeneidad entre las diferentes muestras después del tratamiento. Este último es un esquema relativamente seguro. Tanto el grupo de control como el grupo de tratamiento deben repetirse, lo que puede evitar el riesgo de resultados espaciales deficientes causados por una calidad de corte desigual.
Si se necesitan múltiples cortes para describir completamente la información patológica del tejido que se está estudiando, se deben configurar múltiples cortes espaciales, o incluso se necesita un corte para describir diferentes áreas patológicas del mismo tejido.
En este momento, según consideraciones financieras, primero puede seleccionar muestras de un grupo de tratamiento como transcriptoma espacial. Después de obtener los resultados de interés, puede agregar lentamente resultados espaciales de muestras de otros grupos de tratamiento.
En cuanto a si es necesario complementar los resultados espaciales del grupo de control, esto se mencionará más adelante.
Hay otro punto importante sobre el diseño de la muestra del transcriptoma espacial conjunto unicelular. ¿Es necesario hacer celdas individuales y espacio en la misma muestra? Este tema debe pensarse detenidamente desde el principio, de lo contrario conducirá al fracaso de todo el proyecto.
Mi sugerencia es seleccionar múltiples ómicas en la misma muestra si las condiciones lo permiten, especialmente patología humana o muestras tumorales.
Entonces, al preparar muestras, el tejido debe dividirse en dos partes, una mitad se usa para producir células individuales y la otra mitad se congela para hacer una copia de seguridad del transcriptoma espacial.
El tejido de muestra de ratón suele ser muy pequeño, lo que hace que su implementación sea engorrosa. Puede seleccionar celdas individuales con un mouse y espacios con otro mouse. La uniformidad de fondo del modelo del mouse es buena y esta operación es aceptable. Pero para muestras de tumores, se recomienda realizar transcriptomas unicelulares y espaciales en la misma muestra.
Finalmente, discutimos cómo realizar análisis conjuntos de transcriptomas unicelulares y espaciales.
Como se mencionó anteriormente, el mapa celular del objeto de investigación se puede obtener a través del transcriptoma unicelular, y luego los genes marcadores, las trayectorias de diferenciación y las relaciones de comunicación del grupo de células objetivo se pueden obtener mediante análisis.
La discusión anterior es "¿Por qué es necesario realizar transcriptomas espaciales?" Los problemas mencionados son todos contenidos de análisis que se pueden realizar cuando se combinan células individuales y transcriptomas espaciales, y no se discutirán nuevamente aquí. Aquí hay algunas preocupaciones nuevas sobre el análisis conjunto.
1. El tipo de célula del transcriptoma espacial está determinado por los resultados de la identificación del tipo de célula única.
La resolución del transcriptoma espacial no puede alcanzar el nivel de células individuales. Actualmente, un punto captura de 1 a 10 células, y el tipo de célula principal de cada punto no puede determinarse con precisión únicamente mediante datos del transcriptoma espacial.
Recientemente, "Nature Biotechnology" publicó un algoritmo MIA que puede resolver el fenómeno del desorden de datos espaciales.
Al mismo tiempo, combinado con la información de tinción proporcionada por el transcriptoma espacial a nivel de tejido, también se pueden corregir los tipos de células identificados por células individuales.
En segundo lugar, localización rápida de células individuales para obtener genes marcadores mediante análisis espacial del transcriptoma.
El análisis de datos de células individuales puede predecir muchos genes marcadores, pero no todos los genes marcadores pueden verificarse.
Parte de la razón es que existe la posibilidad de falsos positivos en los genes marcadores predichos por el análisis, y parte de la razón es que no hay un área de observación clara durante el proceso de verificación.
Los subtipos obtenidos mediante secuenciación unicelular requieren a menudo una compleja verificación por inmunofluorescencia. Si se dispone de datos del transcriptoma espacial, la posición espacial de los subconjuntos obtenidos mediante secuenciación unicelular también se puede integrar y posicionar rápidamente.
En tercer lugar, compare los resultados de diferentes espacios de agrupación y extraiga en profundidad datos unicelulares.
Entre los dos planes de diseño de muestra que le sugerimos anteriormente, el plan de corte múltiple mencionaba que el transcriptoma espacial de la muestra debe procesarse primero. Después de todo, lo que más preocupa a todo el mundo es el proceso de cambio del tipo de tejido después del procesamiento.
Si solo se procesa el transcriptoma espacial de la muestra, el diseño del tema se basa principalmente en celdas individuales y se complementa con el espacio. La discusión en el artículo debe prestar atención a la prioridad.
Si los fondos son suficientes, se recomienda complementar al mismo tiempo el transcriptoma espacial del grupo de control. Al comparar las diferencias en la información espacial entre diferentes tipos de muestras, se pueden explorar en profundidad una serie de cuestiones.
a) ¿La estructura espacial tiene divisiones regionales claras?
b) ¿Existen marcadores específicos entre diferentes regiones?
c) ¿Existe una correlación entre la trayectoria de diferenciación unicelular y su posición espacial?
d) ¿Existe una relación de comunicación entre células de diferentes zonas?
El transcriptoma unicelular y espacial se encuentran entre las tecnologías de investigación científica más avanzadas. Muchos profesores esperan utilizar estas tecnologías de vanguardia en sus proyectos para poder publicar rápidamente artículos con puntuaciones altas.
Pero como hemos mencionado anteriormente, aunque la tecnología es buena, el uso correcto es la clave. Por lo tanto, cada uno debe diseñar sus propias ideas al principio, de lo contrario al final quedarán "vacías".