Search
מודל AI מנבא במדויק גרורות של בלוטות הלימפה בגידולים נוירואנדוקריניים בלבלב שאינם מתפקדים

פלטפורמת קוד פתוח מאפשרת תעתיק מרחבי בחדות גבוהה

פלטפורמת קוד פתוח שפותחה על ידי חוקרים במעבדתו של ניקולאוס רג'בסקי במרכז מקס דלבריק יוצרת מפות מולקולריות מדגימות רקמות של מטופל בדיוק תת-תאי, מה שמאפשר מחקר מפורט ופוטנציאלי לשיפור הפתולוגיה הקלינית השגרתית. המחקר פורסם ב"תָא."

חוקרים במעבדה לביולוגיה של מערכות של פרופסור ניקולאוס רג'בסקי פיתחו פלטפורמת תעתיק מרחבית, הנקראת Open-ST, המאפשרת למדענים לשחזר ביטוי גנים בתאים בתוך רקמה בתלת מימד. הפלטפורמה מייצרת את המפות הללו ברזולוציה כה גבוהה, עד שחוקרים מסוגלים לראות מבנים מולקולריים ותת-תאיים שלעתים קרובות הולכים לאיבוד בייצוגים דו-ממדיים מסורתיים. המאמר פורסם בכתב העת "Cell".

ברקמות ממוחם של עכברים, Open-ST הצליח לשחזר סוגי תאים ברזולוציה תת-תאית. ברקמת גידול ובצומת לימפה בריאה וגרורתית של חולה עם סרטן ראש וצוואר, הפלטפורמה לכדה את מגוון אוכלוסיות תאי החיסון, הסטרומה והגידול. זה גם הראה שאוכלוסיות תאים אלו היו מאורגנות סביב נקודות חמות תקשורת בתוך הגידול הראשוני, אך התארגנות זו הופרעה בגרורות.

תובנות כאלה יכולות לעזור לחוקרים להבין כיצד תאים סרטניים מקיימים אינטראקציה עם הסביבה שלהם, ואולי להתחיל לחקור כיצד הם מתחמקים ממערכת החיסון. ניתן להשתמש בנתונים גם כדי לחזות יעדי תרופה פוטנציאליים עבור חולים בודדים. הפלטפורמה אינה מוגבלת לסרטן וניתן להשתמש בה כדי לחקור כל סוג של רקמה ואורגניזם.

"אנחנו חושבים שטכנולוגיות מסוג זה יעזרו לחוקרים לגלות מטרות תרופות וטיפולים חדשים", אומר ד"ר ניקוס קאראיסקוס, מדען בכיר במעבדת רג'בסקי במכון ברלין לביולוגיה של מערכות רפואיות של מרכז מקס דלברוק (MDC-BIMSB) ו מחבר מקביל על הנייר.

חשיפת המורכבות המרחבית של רקמות

Transcriptomics הוא חקר ביטוי גנים בתא או אוכלוסיית תאים, אך לרוב אינו כולל מידע מרחבי. עם זאת, תעתיק מרחבי מודד ביטוי RNA במרחב, בתוך דגימת רקמה נתונה. Open-ST מציעה שיטה חסכונית, ברזולוציה גבוהה וקלה לשימוש, הלוכדת גם מורפולוגיה של רקמות וגם תעתיק מרחבי של קטע רקמה. ניתן ליישר מפות דו-ממדיות סדרתיות, ולשחזר את הרקמה כ"בלוקים וירטואליים של רקמה" תלת-ממדיים.

"הבנת היחסים המרחביים בין תאים ברקמות חולות חיונית לפענוח האינטראקציות המורכבות המניעות את התקדמות המחלה", אומר Rajewsky, שהוא גם מנהל MDC-BIMSB. "נתוני Open-ST מאפשרים לסנן באופן שיטתי אינטראקציות בין תאים לתאים כדי לגלות מנגנונים של בריאות ומחלות ודרכים אפשריות לתכנת רקמות מחדש."

תמונות ST פתוחות מרקמות סרטן הדגישו גם סמנים ביולוגיים פוטנציאליים בגבול הגידול/ בלוטות הלימפה התלת-ממדיים שעשויים לשמש מטרות תרופות חדשות. "המבנים האלה לא נראו בניתוחים דו-ממדיים וניתן היה לראות אותם רק בשחזור כל כך חסר פניות של הרקמה בתלת-ממד", אומר דניאל לאון-פריניאן, מחבר ראשון במאמר.

השגנו רמת דיוק שונה לחלוטין. אפשר לנווט כמעט לכל מיקום בשחזור התלת-ממדי כדי לזהות מנגנונים מולקולריים בתאים בודדים, או את הגבול בין תאים בריאים לסרטניים, למשל, שהוא חיוני להבנה כיצד למקד את המחלה".

ניקולאוס רג'בסקי, מרכז מקס דלבריק

טכנולוגיה חסכונית ונגישה

יתרון משמעותי אחד של Open-ST הוא העלות. כלי תעתיק מרחביים זמינים מסחרית יכולים להיות יקרים באופן בלתי רגיל. Open-ST, לעומת זאת, משתמש רק בציוד מעבדה סטנדרטי ולוכד RNA ביעילות, ומפחית את העלויות באופן משמעותי. עלויות נמוכות יותר אומרות גם שחוקרים יכולים להגדיל את מחקריהם כך שיכללו דגמי מדגם גדולים, כדי לחקור קבוצות חולים, למשל.

החוקרים הפכו את כל זרימת העבודה הניסויית והחישובית לזמין באופן חופשי כדי לאפשר שימוש נרחב. חשוב לציין, הפלטפורמה היא מודולרית, אומר לאון-פריניאן, כך שניתן להתאים את Open-ST לצרכים ספציפיים. "כל הכלים גמישים מספיק כדי שניתן יהיה לצבוט או לשנות כל דבר."

"מטרה מרכזית הייתה ליצור שיטה שהיא לא רק עוצמתית אלא גם נגישה", אומרת מארי שוט, טכנאית במעבדת Rajewsky ומחברת ראשונה במאמר. "על ידי הפחתת העלות והמורכבות, אנו מקווים לעשות דמוקרטיזציה של הטכנולוגיה ולהאיץ את הגילוי."

דילוג לתוכן