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    GeoMx DSP空间多组学技术是一种用于蛋白质或RNA高度多重空间分析的方法,适用于新鲜冷冻组织(OCT包埋块)、石蜡包埋(FFPE)、组织芯片等多种样品。该技术的基本原理是组织原位杂交,基于抗原-抗体、RNA探针-mRNA互补原理,检测组织原位蛋白/RNA表达信息。技术关键在于使用光可切割子(PC)将寡核苷酸标签(DSP barcode)与抗体或RNA探针连接,当紫外光投射到组织样本时,释放DSP barcode,通过检测barcode序列读出组织原位表达的蛋白质或RNA,可获得多达96个蛋白,或18000+基因的空间表达图谱。

    GeoMx DSP空间多组学技术无需摸索实验条件,可流程化操作,有效节约时间成本。其次,整个检测过程对样本无损,有利于珍贵样本保存或继续用于其他下游实验。DSP具有较强的靶向性,可基于免疫荧光结果靶向圈选目标区域,有效规避了全切片无差别检测所带来的数据挖掘的压力,极大提高了研究效率。

     

     

    应用领域

    1. 空间异质性分析;

    2. 肿瘤微环境研究;

    3. 免疫系统反应研究;

    4. 疾病病理进程研究;

    5. 神经科学研究;

    6. 肿瘤免疫治疗。

     

     

    技术路线

     

    分析内容

    标准信息分析:

     

    1. 测序数据统计与评估:各个样本测序数据基本质控(reads数、测序饱和度等)、各个样本数据比对(组织覆盖区域检测、reads基因组比对率等)、基因表达定量;

    2. 组织切片全景图;

    3. 全局表达图谱:蛋白/基因表达热图、相关性分析;

    4. 蛋白差异分析:差异蛋白统计、差异比较(火山图、箱线图);

    5. 差异基因分析:组内、组间差异基因统计、功能富集分析;

    6. 特征基因集分析:特征基因集表达分布热图、特征基因集差异分析。

     

     

    样品要求

    1. 物种限制:仅限人和小鼠

    2. 冷冻包埋(OCT包埋)

    样本类型:制备好的冷冻包埋样本;

    样本质量:如果有条件,进行样本RNA质控。速冻前或速冻后,样本提取RNA质检结果RIN≥7。

    3. 石蜡包埋(FFPE

    样本类型:制备好的石蜡包埋样本,在1~2年内的做蛋白分析,RNA分析无年限限制,质检合格即可(DV200 > 60%);

    样本质量:如果有条件,进行样本RNA质控。要求RNADV200 > 60%DV200RNA片段长度大于200nt的比例)。

    4. 石蜡切片

    样本类型:实验前2周内新制切片可做RNA分析,实验前4周内新制切片可做蛋白质分析;

    样本数量:如果蛋白、RNA都检测,每个样本提供6~10张切片;如果只检测蛋白或RNA,每个样本提供5~6张切片。对于RNA样本,另需额外提供10-20张来源于同一包埋块的切片用于质检。

     

     

    参考文献

     

    [1] Gokhan Demirkan, Tressa Hood, Jason Reeves and et al. Enabling pathway analysis of RNA expression in formalin-fixed paraffin embedded tissues with the GeoMx DSP Platform[J]. J Biomol Techz, 2020, 31(Suppl): S18.

    [2] Zollinger D.R., Lingle S.E., Sorg K and et al. GeoMx™ RNA Assay: High Multiplex, Digital, Spatial Analysis of RNA in FFPE Tissue[J]. In Situ Hybridization Protocols. 2020, 2148: 331-345.

    [3] Margaret Hoang, Zoey Zhou, Michelle Kriner and et al. Abstract 753: In situ RNA expression profiling of 1600+ immuno-oncology targets in FFPE tissue using NanoString GeoMx™Digital Spatial Profiler[J]. Cancer Research, 2019, 79(13): 753..

    [4] Maria I. Toki, Christopher R. Merritt, Pok Fai Wong and et al. High-Plex Predictive Marker Discovery for Melanoma Immunotherapy–Treated Patients Using Digital Spatial Profiling[J]. Clinical Cancer Research, 2019: 5503-5512.

    [5] Joshua James Rusbuldt, Tanesha Cash-Mason, Shaozhou Tian and et al. Abstract 753: Abstract 4691: Evaluation of the NanoString’s Digital Spatial Profiling (DSP) technology in formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) cell line mixtures, PBMCs and non-small cell lung cancer (NSCLC) tissues[J]. Cancer Research, 2019, 79(13): 4691.

     

     

     

     

     

    Q1:GeoMx DSP空间转录组与10x Visium空间转录组有什么区别?

    A:

     

     

    Q2:GeoMx DSP空间多组学可以检测哪些靶标?

    A:空间蛋白组一共包含86个靶标蛋白,涵盖以下免疫、肿瘤、神经相关12个???,可个性化定制扩增10个可检测靶标数。

    空间转录组CTA技术可针对肿瘤生物学,免疫反应,微环境,低、中、高表达,包括细胞因子,趋化因子,转录因子等广泛的靶标共1834个基因;WTA技术可检测18000+覆盖编码蛋白的所有基因。

     

     

    Q3:GeoMx DSP空间多组学可以在同一张切片上检测转录组和蛋白吗?

    A:不可以,如果需要同时检测转录组和蛋白表达,可以采取连续切片策略,即针对同一包埋块,连续切两片组织切片,分别检测RNA和蛋白。

    案例一 DSP挖掘肿瘤免疫治疗的生物标志物

     

    免疫检查点抑制剂(ICI)是治疗复发/转移性头颈部鳞状细胞癌(HSNCC)的一线药物,其成本高、有潜在免疫相关副作用,因此需要生物标志物来选择最适合的患者进行ICI治疗。该研究借助DSP技术首次探索了HSNCC的空间蛋白图谱,重点描述了肿瘤和肿瘤微环境中免疫相关蛋白的表达概况,揭示了ICI治疗的预后标志物,为HSNCC临床治疗提供了新的策略。

    1 组织不同区域靶蛋白差异表达

     

     

    案例二 DSP联合scRNA-seq深度解析肿瘤微环境

     

    2 恶性肿瘤细胞共表达基因集

    滑膜肉瘤是一种由SS18-SSX基因融合驱动的恶性肿瘤。该肿瘤的一个特点是肿瘤免疫微环境中极低的T细胞浸润程度,因此难以开展肿瘤免疫治疗。该研究从单细胞图谱出发,寻找核心致癌程序,借助DSP空间“靶向”原位杂交技术,首次从组织切片中定向检测肿瘤/免疫微环境表达谱,揭示肿瘤区域低免疫浸润分子机制,为肿瘤微环境研究提供了新的策略。

     

    参考文献

     

    [1]   A Kulasinghe, C O'Leary, R Ladwa, et al. Highly multiplexed digital spatial profiling of the tumour microenvironment of head and neck squamous cell carcinoma patients[J].Frontiers in oncology, 2020, 10: 3118.

    [2]   L Jerby-Arnon, C Neftel, ME Shore, et al. Opposing immune and genetic mechanisms shape oncogenic programs in synovial sarcomas[J].Nature Medicine, 2021, 27(2): 289-300.