Secuencia de expansión: transcriptómica espacialmente precisa en el lugar en los sistemas biológicos intactos
- Shahar Alon 1,2,3, Daniel R Goodwin 1,2, Anubhav Sinha 1,2,4, Asmamaw T Wassie 1,2,5, Fei Chen 1,6, Evan R Daugharthy 7,8, Yosuke Bando 1,9, Atsushi Kajita 10, Andrew G Xue 1, Karl Marrett 10, Robert Prior 10, Yi Cui 1,2, Andrew C Payne 1,6, Chun-Chen Yao 1,6, Ho-Jun Suk 1,2,4, Ru Wang 1,2, Chih-Chieh Jay Yu 1,2,5, Paul Tillberg 1, Paul Reginato 1,5,6,7,8, Nikita Pak 1,2,11, Songlei Liu 7,8, Sukanya Punthambaker 7,8, Eswar P R Iyer 8, Richie E Kohman 7,8, Jeremy A Miller 12, Ed S Lein 12, Ana Lako 13, Nicole Cullen 13, Scott Rodig 13, Karla Helvie 14, Daniel L Abravanel 6,15,16, Nikhil Wagle 14, Bruce E Johnson 14, Johanna Klughammer 6, Michal Slyper 6, Julia Waldman 6, Judit Jané-Valbuena 6, Orit Rozenblatt-Rosen 6, Aviv Regev 6,17,18, , George M Church 19,8, Adam H Marblestone 1, Edward S Boyden 20,2,5,17,18,21
- Shahar Alon 1,2,3, Daniel R Goodwin 1,2, Anubhav Sinha 1,2,4
- 1Department of Media Arts and Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 2McGovern Institute, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 3Faculty of Engineering, Gonda Brain Research Center and Institute of Nanotechnology, Bar-Ilan University, Ramat Gan, Israel.
- 4Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 5Department of Biological Engineering, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 6Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA, USA.
- 7Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
- 8Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Boston, MA, USA.
- 9Kioxia Corporation, Minato-ku, Tokyo, Japan.
- 10Fixstars Solutions Inc, Irvine, CA, USA.
- 11Department of Mechanical Engineering, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 12Allen Institute for Brain Science, Seattle, WA, USA.
- 13Center for Immuno-Oncology (CIO), Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA.
- 14Center for Cancer Genomics, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA.
- 15Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA.
- 16Department of Cell Biology, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
- 17Koch Institute for Integrative Cancer Research, Department of Biology, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 18Howard Hughes Medical Institute, Chevy Chase, MD, USA.
- 19Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA, USA. gchurch@genetics.med.harvard.edu edboyden@mit.edu.
- 20Department of Media Arts and Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA. gchurch@genetics.med.harvard.edu edboyden@mit.edu.
- 21Department of Brain and Cognitive Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA.
- 0Department of Media Arts and Sciences, MIT, Cambridge, MA, USA.
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Resumen
Este resumen es generado por máquina.La secuenciación de expansión (ExSeq) mejora la resolución de imágenes de ARN, lo que permite el mapeo a nanoescala de la expresión génica. Esta técnica revela la localización detallada del ARN en varios tejidos y tipos de células.
Área De La Ciencia
- Biología molecular
- La neurociencia
- La genómica
Sus Antecedentes
- Las imágenes de ARN multiplexadas actuales carecen de resolución a nanoescala, lo que limita la localización de la transcripción a los compartimentos subcelulares.
- La transcriptómica espacial precisa es crucial para comprender la función celular y la enfermedad.
Objetivo Del Estudio
- Adaptar la microscopía de expansión para la secuenciación in situ de ARN con resolución a nanoescala.
- Desarrollar un método para la secuenciación de ARN altamente multiplexada y de larga lectura aplicable desde las escalas subcelulares hasta el sistema.
Principales Métodos
- Microscopia de expansión adaptada para la secuenciación de ARN in situ no dirigida y dirigida.
- Secuenciación de expansión aplicada (ExSeq) en el cerebro de ratón, el hipocampo y la biopsia de cáncer de mama metastásico humano.
Principales Resultados
- Untargeted ExSeq proporcionó la lectura de miles de genes, incluidas las variantes de empalme, en el cerebro del ratón.
- ExSeq dirigido generó mapas de ARN a nanoescala en las neuronas del hipocampo, revelando la localización de la transcripción a nivel dendrítico y de la columna vertebral.
- ExSeq identificó patrones de ARN específicos de tipo celular y de capa específica en la corteza visual y mapeó células tumorales e inmunes en biopsias de cáncer humano.
Conclusiones
- La secuenciación de expansión (ExSeq) supera las limitaciones de resolución en las imágenes de ARN.
- ExSeq permite el mapeo altamente multiplejado del ARN desde la nanoescala hasta la escala del sistema.
- Esta técnica ofrece una visión sin precedentes de la transcriptómica espacial en diversos sistemas biológicos.
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