Tubuh manusia mengandung lebih dari 30 triliun sel. Sampai saat ini, banyaknya sel dalam organisme berarti pendekatan untuk memahami penyakit manusia dan proses perkembangan berdasarkan analisis sel tunggal adalah visi futuristik. Pengembangan metode pengurutan baru saat ini merevolusi pemahaman kita tentang heterogenitas seluler. Teknologi ini dapat mendeteksi jenis sel langka atau bahkan baru dengan mengekstraksi dan mengurutkan informasi genetik dari sel berdasarkan rantai asam ribonukleat.
Bekerja sama dengan Helmholtz Munich, Profesor Matthias Meier dari Pusat Bioteknologi dan Biomedis di Universitas Leipzig dan kelompok penelitiannya telah mengembangkan metode baru, efektif dan relatif murah untuk membuat jenis sel langka, jenis komunikasi sel, dan pola penyakit terlihat di jaringan. Para peneliti kini telah menerbitkan temuan mereka di jurnal bergengsi “Nature Communications”.
Semua metode analisis sel tunggal membutuhkan sel untuk terlepas dari komposit jaringan, kehilangan informasi spasial tentang jenis sel dan dengan demikian informasi tentang lingkungan seluler, jalur atau fungsi komunikasi seluler. Untuk mendapatkan informasi yang diselesaikan secara spasial tentang sel individu, teknik pencitraan dan pengurutan harus digunakan dalam kombinasi. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa pendekatan telah dikembangkan untuk menyatukan penggabungan data pencitraan dan pengurutan. Bergantung pada pertanyaan penelitian, parameter yang berbeda seperti resolusi spasial, batas deteksi, aksesibilitas asam ribonukleat dan biaya ditimbang satu sama lain. Metode analisis sebelumnya didasarkan pada ide melampirkan informasi lokal ke asam ribonukleat menggunakan barcode berdasarkan urutan basa DNA. Setelah ekstraksi semua asam ribonukleat dan pengurutan massa selanjutnya, barcode dapat digunakan untuk membuat gambar buatan.
Di sinilah pekerjaan Johannes Wirth masuk. Sebagai seorang peneliti doktoral di lab Matthias Meier, peneliti di Helmholtz Munich telah mengembangkan alur kerja lanjutan yang memungkinkan untuk memperoleh data genom yang diselesaikan secara lokal dipasangkan dengan gambar mikroskop berkualitas tinggi. Ini memungkinkan visualisasi jenis sel langka, jenis komunikasi sel, dan pola penyakit dalam jaringan. Fokusnya adalah pada pengembangan chip mikofluida baru yang memungkinkan analisis rantai asam ribonukleat di bagian jaringan besar dengan biaya rendah. “Dibandingkan dengan metode aslinya, pendekatan baru ini telah meningkatkan jumlah informasi gambar per piksel dengan faktor enam atau dua belas. Ini berarti bahwa kami dapat menyelesaikan sekitar 5.000 gen per piksel, yang memungkinkan kami untuk memvisualisasikan jenis sel langka di ginjal. atau hati,” jelas Wirth. Sebagai perbandingan, layar HD standar hanya dapat menampilkan tiga warna primer dengan 256 tingkat kecerahan berbeda per piksel.
Selain kemajuan teknis, tim juga menyediakan saluran analisis open source untuk membuat metode ini mudah diakses. Karena metode ini cocok untuk berbagai jaringan, ini akan memfasilitasi studi penyakit kompleks dan fungsi serta disfungsi multi-organ.
Metode yang kami kembangkan, yang menggabungkan teknik pencitraan dan pengurutan, merupakan visi hingga saat ini. Ini telah merevolusi pemahaman kita tentang heterogenitas seluler dan memungkinkan kita menemukan tipe sel baru di semua organisme.”
Profesor Matthias Meier, Pusat Bioteknologi dan Biomedis, Universitas Leipzig
Dengan pengembangan metode pengurutan sel tunggal, sekarang dimungkinkan untuk lebih memahami jalur perkembangan seluler dan bagaimana perkembangan penyakit.
Sumber:
Referensi jurnal:
Wirth, J., dkk. (2023). Transkriptomik spasial menggunakan barcode deterministik multipleks dalam jaringan. Komunikasi Alam. doi.org/10.1038/s41467-023-37111-w.