Ny metode forfiner celleprøveanalyse

Forskere ved universitetet i Zürich har udviklet en ny metode til at analysere celler og deres komponenter kaldet iterativ indirekte immunfluorescensbilleddannelse (4i). Denne innovation forbedrer i høj grad den standardimmunofluorescensbilleddannelsesteknik, der bruges i biomedicin, og giver klinikere en enorm mængde data fra hver enkelt prøve. 4i gør det muligt at observere den rumlige fordeling af mindst 40 proteiner og deres modifikationer i den samme celle for hundredtusindvis af celler samtidigt på forskellige niveauer, fra vævet ned til organelniveauet.

Ti gange flere proteiner visualiseret på samme tid

"4i er den første billeddannelsesteknik, der giver os et multiplekset væv-til-organel-billede af biologiske prøver. Vi kan, for første gang, sammenkæde multiplekset information afledt af vævet, cellulært og subcellulært niveau i et og samme eksperiment, " siger Gabriele Gut, hovedforfatter af undersøgelsen og postdoc-forsker ved Institute of Molecular Life Sciences ved UZH.

Immunfluorescens (IF) bruger antistoffer til at visualisere og lokalisere proteiner i biologiske prøver. Mens standard IF-metoden normalt markerer tre proteiner, 4i bruger off-the-shelf antistoffer og konventionelle fluorescensmikroskoper til at visualisere ti gange flere proteiner ved iterativ hybridisering og fjernelse af antistoffer fra prøven. "Forestil dig, at cellebiologer er journalister. Hvert eksperiment er et interview med vores celler. Med konventionel IF, Jeg kan stille tre spørgsmål, hvorimod med 4i, Jeg kan have en diskussion om mere end 40 emner, " forklarer Gabriele Gut.

Kort giver systematisk undersøgelse af cellulært landskab

Når først det er erhvervet, den enorme mængde data skal så analyseres - den næste hurdle for forskerne. "Vi genererede billeder med subcellulær opløsning for tusindvis af celler for 40 kanaler for mere end 10 behandlingsbetingelser. Det menneskelige øje og hjerne kan ikke behandle den biologiske kompleksitet, der indsamles af 4i."

For at udnytte 4i-dataene fuldt ud, Gabriele Gut udviklede et nyt computerprogram til visualisering og analyse kaldet multipleksede proteinkort. Det ekstraherer det multipleksede fluorescenssignal for millioner af pixels og genererer et abstrakt, men repræsentativt kort over den multipleksede proteinfordeling i celler.

Forskerne var således i stand til at generere en systematisk undersøgelse af det cellulære landskab:De formåede at visualisere den rumlige intracellulære organisation af de fleste pattedyrsorganeller langs cellecyklussen og i forskellige mikromiljøer.

Fremskridt præcisionsmedicin

Ansøgningerne til 4i og multipleksede proteinkort er mangfoldige, lige fra grundforskning til præcisionsmedicin. "Vi håber, at 4i og multipleksede proteinkort vil hjælpe forskere til bedre at forstå processer, der har været i centrum for biologisk forskning i årtier, " siger Gut. Samtidig, forskerne planlægger at bruge disse teknologier til at fremme grænserne for præcisionsmedicin, især i kræftdiagnose og terapivalg.

Ny metode anvendes allerede i tumorterapi

Den nye iterative indirekte immunfluorescensbilleddannelse (4i) analysemetode kan også bruges til at bestemme virkningerne af farmakologiske stoffer på organisering og fysiologi af celler. Det bruges i øjeblikket i et translationelt forskningssamarbejde med klinikere og en medicinalvirksomhed med det formål at forbedre behandlingsresultatet for kræftpatienter. Lucas Pelkmans, professor ved Institute of Molecular Life Sciences ved UZH, og hans forskerhold har til formål at karakterisere tumorceller fra patienter, der er blevet behandlet med forskellige kræftmedicin. Forskerne håber, at laboratorieresultaterne vil give information til støtte for klinisk beslutningstagning for den individuelle behandling af patienter. I øvrigt, forskerne planlægger at implementere 4i og multipleksede proteinkort på vævssnit af tumorer for at identificere relevante biomarkører og dermed forbedre diagnoser og prognoser for cancerpatienter.