Service de séquençage transcriptomique spatial 10x

Qu'est-ce que la transcriptomique spatiale ?

La transcriptomique spatiale, une approche innovante pour une dissection approfondie des données RNA-seq dans une dimension spatiale, permet une représentation complète de la distribution de l'ARNm au sein de chaque coupe de tissu individuelle. Cela permet ensuite la localisation précise et l'identification différentielle des gènes fonctionnels exprimés activement au sein d'une région tissulaire spécifique. Étant donné que les cellules, représentant les unités de base d'un organisme, exercent leurs fonctions biologiques uniques en collaboration avec leur microenvironnement spatialement spécifique, la maîtrise des informations de positionnement spatial devient primordiale lors de l'étude des mécanismes en biologie cellulaire, en oncologie et en biologie du développement.

Grâce aux avancées des technologies d'imagerie microscopique (y compris l'imagerie à super-résolution et l'imagerie de molécules uniques), ainsi qu'aux améliorations continues des techniques d'hybridation in situ par fluorescence multicolore, notre compréhension des cellules, de la structure des tissus et de leurs fonctions a considérablement progressé. Parallèlement, l'évolution des technologies de séquençage a permis des analyses quantitatives et qualitatives précises de l'expression génique dans des cellules ou tissus auparavant inexplorés. La transcriptomique spatiale, en intégrant l'imagerie microscopique et les technologies de séquençage, conserve autant d'informations spatiales que possible sur l'échantillon tout en obtenant des données sur l'expression génique. Cela offre aux scientifiques des découvertes révolutionnaires aux implications profondes.

Séquençage de transcriptomique spatiale FFPE

Avec l'avancement continu et l'innovation dans la technologie de la transcriptomique spatiale, de nombreux défis techniques sont progressivement surmontés. Récemment, 10X Genomics a réalisé une avancée significative en appliquant la transcriptomique spatiale pour résoudre avec succès les limitations des sections de tissus fixés au formol et inclus dans la paraffine (FFPE) dans l'analyse de l'expression génique spatiale. Ce développement offre un soutien solide pour une exploration plus approfondie des informations spatiales. La technologie d'expression génique spatiale Visium combine habilement l'histologie avec le séquençage d'ARN à haut débit, élargissant considérablement les types et l'étendue du traitement des échantillons dans la technologie de séquençage à cellule unique. Cela offre une sélection plus riche pour la recherche dans des domaines tels que la pathophysiologie, permettant des analyses transcriptomiques complètes de plus de 18 000 gènes chez l'homme et la souris. Cette technologie permet l'investigation approfondie de l'expression des gènes de toute voie, l'analyse de l'hétérogénéité tissulaire et la révélation des types et états cellulaires dans différents contextes morphologiques tissulaires.

Service de séquençage de transcriptomique spatiale Visium 10x Genomics chez CD Genomics

Le service de séquençage en transcriptomique spatiale de CD Genomics est une technique révolutionnaire, utilisant la plateforme avancée 10x Visium, qui permet un profilage transcriptionnel in situ précis de l'expression génique complète au sein des tissus. Cette approche fournit des informations détaillées non seulement sur les niveaux d'expression génique, mais localise également précisément où les gènes sont exprimés dans l'espace tissulaire. Cette procédure nous permet d'observer et de comparer directement les expressions géniques différentielles dans diverses régions fonctionnelles au sein des tissus. Ce faisant, elle offre un outil puissant pour l'exploration approfondie des fonctions tissulaires et des mécanismes des maladies, amplifiant ainsi notre capacité à plonger dans les mécanismes de la santé et de la maladie.

10x Genomics

Principe du séquençage de transcriptomique spatiale 10x Genomics Visium

La clé de la technologie derrière les solutions d'expression génique spatiale réside dans la section de la diapositive. Servant de fondation pour la construction de la bibliothèque, chaque diapositive est dotée de quatre zones de capture précises, chacune mesurant 6,5 x 6,5 millimètres et affichée dans un cadre quadrangulaire. Nichés dans chaque zone de capture se trouvent 5000 points étiquetés par code-barres, chacun ayant un diamètre de 55 micromètres et une distance centre à centre de 100 micromètres entre les points adjacents. Chaque point porte une séquence de code-barres unique – un code-barres spatial – utilisé pour identifier et différencier les points discrets. De plus, chaque sonde d'acide nucléique à l'intérieur d'un point possède une étiquette unique exclusive pour distinguer les transcrits variés au sein d'une seule cellule et éliminer les duplications PCR, permettant ainsi une quantification absolue.

Lors de la libération de l'ARN des cellules dans la section de tissu, il migre vers chaque point mentionné précédemment et se voit attribuer des séquences de code-barres correspondantes. Par la suite, l'ARN subit les processus de construction de bibliothèque et de séquençage. En utilisant les informations de code-barres provenant des données de sonde, nous pouvons attribuer les données avec précision à leur emplacement pertinent, établissant les origines des données à partir de coordonnées spatiales spécifiques. En fin de compte, ce processus permet de visualiser l'expression génique spatiale.

Aperçu du flux de travail d'analyse spatiale Visium. (Dmitrii Shek et al.) Méthodes Protoc. 2023)

Étapes expérimentales de séquençage en transcriptomique spatiale

La découpe précise d'échantillons de tissus frais congelés est effectuée, suivie de la visualisation à l'aide de techniques d'imagerie avancées.

Les sections de tissu sont placées sur une lame spécialement conçue, recouverte de sondes de capture spécifiques à l'ARN. Après des étapes de fixation et de perméabilisation rigoureuses, l'ARNm à l'intérieur des cellules est entièrement libéré et spécifiquement lié aux sondes de capture, ce qui permet une capture précise des informations sur l'expression génique.

L'ARN capturé sert de modèle pour la synthèse précise de cDNA et la préparation de la bibliothèque de séquençage, garantissant l'exactitude et la fiabilité des analyses ultérieures.

Les bibliothèques de séquençage préparées subissent un séquençage efficace pour une capture complète des informations sur l'expression génique.

Grâce à l'analyse de la visualisation des données, nous déterminons précisément les gènes qui sont exprimés, les quantifions et interprétons davantage leurs informations de positionnement spatial.

Flux de travail du service de séquençage en transcriptomique spatiale

Flux de travail du service d'expression génique spatiale Visium pour tissu congelé frais

Flux de travail du service d'expression génique spatiale Visium pour FFPE

Spécification de service

	Exigences d'échantillon Tissu frais : 6,5 mm^3 FFPE : 6,5 mm^3 ; DV200 > 50 % Plage des espèces : Humain, Souris, Rat. Pour d'autres espèces, veuillez consulter.
	Séquençage Plateforme de séquençage : Illumina NovaSeq 6000 Modèle de séquençage : Séquençage PE150 Volume de données : ≥50k paires de lectures par point.
	Analyse bioinformatique Nous proposons des analyses bioinformatiques personnalisées, y compris : Données de séquence brutes Évaluation de la qualité des données de séquençage et filtrage Contrôle qualité ponctuel Alignement des données Normalisation des données Regroupement de points Analyse de sous-population de points Analyse des marqueurs Identification des types cellulaires Annotation de région anatomique Analyse de la communication cellulaire Analyse différentielle inter-échantillons Analyse différentielle de la région d'inter-annotation

Préparation d'échantillons

Il est impératif de mentionner une précaution cruciale dans le processus de préparation des échantillons, en particulier pour les échantillons de tissu. Il est conseillé d'éviter la congélation rapide dans l'azote liquide, car le refroidissement rapide peut potentiellement endommager les structures cellulaires. Au lieu de cela, l'utilisation de pentane incorporé avec OTC pour la congélation rapide des échantillons de tissu est officiellement recommandée par 10X Genomics. Au cours de l'application pratique, de nombreux chercheurs rencontrent fréquemment des difficultés lors de l'étape de préparation de la suspension pendant les expériences à cellule unique. Malgré des tentatives répétées de traitement par digestion, obtenir une suspension de cellules uniques qui répond aux exigences d'utilisation de la machine reste ardu. Même si l'on procède à l'opération de la machine à contrecœur, il peut y avoir des risques de conditions cellulaires sous-optimales, de capture cellulaire insuffisante et de complications dues à un mélange multicellulaire. En comparaison, le flux de travail des expériences de transcriptomique spatiale est quelque peu rationalisé. Sous la direction d'entreprises accomplies, après avoir effectué une congélation raisonnable des échantillons de tissu, les étapes suivantes de clarification des tissus, de coloration, de fixation, de clarification, de construction de bibliothèque, de séquençage et d'analyse, etc., peuvent toutes être confiées à des entreprises professionnelles. Cela pourrait faire gagner aux chercheurs un temps considérable.

Avantages du service

Tranchage de qualité supérieureAvec une vaste expérience dans la coupe et le montage, nous avons développé des solutions optimisées pour différents tissus.

Analyse automatiséeNotre procédure d'analyse bien établie offre une interprétation rapide et précise des données de transcriptome spatial.

Contrôle de qualité standardiséNotre richesse d'expérience pratique a conduit au développement d'un système de contrôle qualité standardisé.

Équipe professionnelleNotre équipe technique renommée possède des années d'expérience dans la conception de plans de projet, les opérations de laboratoire et l'analyse après-vente.

Approche de service completNous proposons une gamme complète de services allant de la cryopréservation des tissus et de l'encapsulation, au montage, à la coupe, au déparaffinage, à la construction de bibliothèques et au séquençage, ainsi qu'à l'analyse des données.

Figure 1. Regroupement de spots et intégration d'image. (Source : 10x Genomics)

Figure 2. Modèle d'expression génique en résolution spatiale. (Source : 10x Genomics)

Figure 3. Expression d'ARNm et carte de regroupement du transcriptome spatial. (Source : 10x Genomics)

• 1. Quels types de matériaux de tissu pouvons-nous traiter ?
  • Principalement, notre solution Visium Spatial Gene Expression facilite l'examen d'échantillons de tissus humains et murins, en particulier ceux sous forme de blocs ou fixés sur des lames de verre, qu'ils soient colorés ou non colorés.
• 2. Quelle est la taille des positions individuelles sur la diapositive spatiale Visium ?
  • Les diamètres des taches mesurent 55 µm.
• 3. Visium propose-t-il une approche pour une résolution à cellule unique ?
  • Bien que chaque point de 55 µm sur notre configuration Visium actuelle capture environ 10 cellules, notre stratégie bioinformatique nous permet de déconvoluer les données pour les examiner au niveau de la cellule unique.
• 4. Comment la zone de capture sur la diapositive spatiale Visium est-elle organisée ?
  • Les configurations disponibles pour la zone de capture sont soit 6,5 mm x 6,5 mm, soit 11 mm x 11 mm.

La cartographie spatiale révèle des sous-populations d'adipocytes humains avec des sensibilités distinctes.

Journal : Métabolisme cellulaire

Facteur d'impact : 27,287

Publié : 7 septembre 2021

Contexte

Le tissu adipeux blanc (TAB) régule l'équilibre énergétique par le stockage des lipides et la sécrétion de facteurs. Sa plasticité implique divers types cellulaires, avec une expansion saine du TAB nécessitant une vascularisation, une formation d'adipocytes et des réponses immunitaires, tandis qu'un TAB malsain présente une hypertrophie et une inflammation chronique, conduisant à des maladies métaboliques. La transcriptomique spatiale combinée au séquençage d'ARN à cellule unique a identifié trois populations distinctes d'adipocytes dans le TAB humain, chacune ayant des réponses hormonales différentes, soulignant l'importance de l'hétérogénéité des adipocytes dans la sensibilité hormonale.

Matériaux et Méthodes

Résultats

En utilisant la plateforme d'expression génique spatiale Visium de 10x Genomics, les auteurs ont analysé le tissu adipeux sous-cutané abdominal de dix individus. Ils ont identifié 20 classes cellulaires distinctes, y compris des cellules immunitaires, vasculaires et progénitrices. La combinaison de la transcriptomique spatiale et du séquençage d'ARN à cellule unique a révélé trois classes d'adipocytes matures avec des signatures géniques uniques. Ces résultats mettent en évidence l'hétérogénéité cellulaire et l'organisation spatiale au sein du tissu adipeux, améliorant la compréhension de sa structure et de sa fonction complexes.

Figure 1. Des analyses intégratives des données transcriptomiques spatiales et unicellulaires identifient 18 classes cellulaires distinctes dans le tissu adipeux humain.

Les auteurs ont analysé systématiquement l'organisation cellulaire du tissu adipeux blanc (WAT) et ont découvert que les cellules forment à la fois des clusters homotypiques et hétérotypiques. Les cellules immunitaires, les progéniteurs d'adipocytes et les cellules vasculaires ont montré des degrés variés de regroupement homotypique. De plus, l'étude a révélé des relations spatiales entre différentes classes de cellules. Ces résultats soulignent les relations complexes et spatialement définies entre les cellules au sein du WAT.

Figure 2. Les cellules résidentes du WAT présentent de grandes variations dans leur propension à former des clusters cellulaires homotypiques.

Figure 3. Des populations cellulaires spécifiques affichent des clusters hétérotypés dans le tissu adipeux blanc (WAT).

Conclusion

Les auteurs ont utilisé la transcriptomique spatiale à haute résolution pour cartographier le tissu adipeux blanc humain (WAT), identifiant 18 classes cellulaires distinctes, y compris des progéniteurs adipocytaires, des cellules immunitaires, vasculaires et des cellules graisseuses matures. Ils ont développé des algorithmes pour découvrir des clusters cellulaires homotypiques et hétérotypiques, montrant que le WAT est plus organisé structurellement que ce que l'on pensait auparavant. Notamment, ils ont découvert que seule l'une des trois populations d'adipocytes matures identifiées a répondu de manière significative au stimulus hormonal. Ce travail améliore notre compréhension de l'architecture cellulaire du WAT et de son impact sur la sensibilité hormonale, fournissant une ressource précieuse pour de futures recherches.

Référence

1. Bäckdahl J, Franzén L, Massier L, et al. La cartographie spatiale révèle des sous-populations d'adipocytes humains avec des sensibilités distinctes. Métabolisme cellulaire, 2021, 33(9) : 1869-1882. e6.