» Die neue Maschine auf der Bildfläche

Von links nach rechts: Kenneth Kim, Kerndirektor der Histopathologie, Dipl.-Ing. ACVP, Kerndirektorin für Next Generation Sequencing Suzie Alarcón, Kerndirektorin für Mikroskopie und Histologie Zbigniew Mikulski, Ph.D. Bildnachweis: Matthew Ellenbogen, La Jolla Institute for Immunology

LA JOLLA, CA – Hinter jeder wissenschaftlichen Arbeit aus den Labors des La Jolla Institute for Immunology (LJI) steht ein Team hochqualifizierter Wissenschaftler der Forschungsdienste des LJI. Diese Forschungskerne stellen LJI-Forschern und den zahlreichen Forschungspartnern des Instituts wertvolle Werkzeuge und äußerst spezielles Fachwissen zur Verfügung.

Deshalb war es diesen Herbst eine große Sache, als Suzie Alarcón, Kerndirektorin für Next Generation Sequencing, Zbigniew Mikulski, Ph.D., Kerndirektor für Mikroskopie und Histologie, und Kenneth Kim, Dipl.-Kerndirektor für Histopathologie, zusammenkamen. ACVP hat sich zusammengetan, um LJI einen völlig neuen Service anzubieten: den Nanostring GeoMx DSP.

Diese Science-Fiction-Maschine wird es Forschern ermöglichen, in ein sich schnell entwickelndes Gebiet der Immunologie namens räumliche Transkriptomik einzutauchen.

Der räumliche Teil ist leicht zu verstehen. Wissenschaftler müssen wissen, wo Krankheitsprozesse stattfinden – welche Gewebe und welche Bereiche dieser Gewebe von Autoimmunerkrankungen, Viren usw. betroffen sind. Kim und Mikulski sind Spezialisten für diese Art der Gewebebildgebung und -analyse. Als Histopathologin verwendet Kim eine rosa-violette Färbung (eine so genannte H&E-Färbung), um Zelltypen in einem Gewebe voneinander zu unterscheiden. Mikulskis Kollegen in der Mikroskopie und Histologie verfügen über Methoden zur Aufnahme von Bildern und Videos von Zellen, oft unter Hinzufügung fluoreszierender Proteine ​​oder Markierungen.

Wie Kim erklärt, ist der Nanostring GeoMx DSP ein großer Fortschritt für das Institut. Die Maschine wird Forschern helfen, sich in größeren Gewebeproben besser auf bestimmte Bereiche zu konzentrieren, in denen Immunzellen am Werk sind. „Wenn man mit einer Gewebeprobe arbeitet, ist es, als würde man mit einer niedrigaufgelösten Ansicht der ganzen Welt beginnen“, sagt Kim. „Was die Labore hier tun wollen, ist, sich einfach in der Nachbarschaft umzusehen.“

Sobald sie eingegrenzt haben, wo nach Krankheitsprozessen gesucht werden muss, kann Alarcóns Team im Next Generation Sequencing Core mithilfe des Nanostring GeoMx DSP genau analysieren, was Immunzellen vorhaben. Dies ist der „Transkriptomik“- oder „Proteomik“-Teil der Arbeit.

Zellen nutzen das Genom nicht wirklich als einen großen Befehlssatz. Stattdessen aktiviert eine Maschinerie in den Zellen nach Bedarf ausgewählte Gene. Eine Zelle liest diese Gene und „transkribiert“ sie in den RNA-Code, der zum Aufbau spezifischer Proteine ​​erforderlich ist. Ein „Transkriptom“ beschreibt also den Satz genomischer Sequenzen, mit denen eine Zelle tatsächlich beschäftigt ist.

Beispielsweise hätte eine T-Zelle in einer gesunden Lunge ein ganz anderes Transkriptom als eine T-Zelle aus der Lunge einer Person, die an schwerer COVID-19-Erkrankung leidet. Immunzellen müssen unterschiedliche Genomsequenzen transkribieren, um auf unterschiedliche Gesundheitsprobleme reagieren zu können. Durch den Vergleich dieser Transkriptome könnte ein Forscher erkennen, welche Proteine ​​die Zelle zur Bekämpfung schwerer Infektionen zu nutzen versucht.

Tatsächlich ist der Nanostring GeoMx DSP leistungsstark genug, um das gesamte Transkriptom eines Organismus zu untersuchen und praktisch jedes Transkript aufzudecken, das ein Mensch oder eine Maus erstellt. Eine solche umfassende, unvoreingenommene Untersuchung ist entscheidend für die Entdeckung neuer und unerwarteter Aspekte der Immunantwort.

Mit dem Nanostring GeoMx DSP können Alarcón und ihre Kollegen die von Kim und Mikulski identifizierten Zellen nehmen und Wissenschaftler bei der Untersuchung ihrer Transkriptome auf subzellulärer Ebene unterstützen. Die Ergebnisse könnten Aufschluss darüber geben, wo genau und wie Zellen auf Krankheitsprozesse reagieren.

„Das ist für uns wirklich interessant, weil mehr als zwei LJI-Kerne zusammenarbeiten mussten“, sagt Alarcón.

„Ich denke, wir freuen uns alle sehr, den Laboren hier dabei zu helfen, in den Bereich der räumlichen Omics einzusteigen“, fügt Kim hinzu.

Diese drei Kerne schulen nun LJI-Wissenschaftler darin, den Nanostring GeoMx DSP in ihren Studien zu verwenden. Wie immer stehen diese Core-Direktoren und ihre Mitarbeiter zur Verfügung, um Fragen zu beantworten und bei der Datenerfassung zu helfen.

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