A transcriptômica espacial foi eleita o método do ano em 2020 (Natureza 2021). A transcriptômica espacial emergiu rapidamente como uma tecnologia transformadora na biologia molecular, fornecendo uma visão sem precedentes sobre a expressão genética no contexto espacial dos tecidos. Desde o avanço da biologia básica até a habilitação da medicina de precisão, a transcriptômica espacial redefine a forma como os cientistas abordam a biologia celular. Tecnologias-chave como Stereo-seq, 10x Genomics Xenium e a plataforma Akoya Biosciences estão na vanguarda desta inovação, trazendo capacidades únicas para cada campo.
Desbloqueando a genômica espacial com estéreo-seq
Stereo-Seq (Spatial Enhanced Resolution Omics-Sequencing), desenvolvido pela BGI-Research, oferece uma abordagem baseada em sequência para transcriptômica espacial. Ao contrário dos sistemas baseados em sondas, estéreo-seq Captura transcrições de codificação de proteínas ou lncRNA de qualquer organismo, proporcionando versatilidade incomparável. Essa flexibilidade posicionou o Stereo-Seq como uma ferramenta poderosa para uma variedade de aplicações de pesquisa, desde biologia vegetal até estudos de doenças humanas.
MiRXESUm fornecedor líder de serviços de sequenciamento de próxima geração, foi um dos primeiros fornecedores certificados de serviços de sequência estéreo e é um dos dois únicos fornecedores nos Estados Unidos. Os pesquisadores que utilizam o estéreo-seq se beneficiam de sua capacidade de mapear transcriptomas complexos na resolução subcelular, fornecendo insights detalhados sobre a arquitetura dos tecidos e as interações celulares.
Detecção Hi-plex com 10x Genomics Zenium
A 10x Genomics também fez contribuições significativas com sua plataforma Xenium, incluindo o kit pan-tissue Xenium Prime 5K. As capacidades high-plex do Xenium permitiram aos pesquisadores explorar a arquitetura complexa de tecidos e identificar padrões de expressão genética associados à saúde e à doença. Para aplicações onde a especificidade da sonda está alinhada com os objetivos de pesquisa, o Xenium continua sendo uma plataforma poderosa para transcriptômica espacial.
O Xenium pode detectar até 5.000 genes e oferece perfis de expressão gênica high-plex com desempenho robusto para amostras humanas e de camundongos. No entanto, a sua dependência da detecção baseada em sondas limita a sua aplicação a outros organismos modelo e estudos que requerem análise de todo o transcriptoma.
Imagem Multiplex com Akoya Bioscience
A Akoya Biosciences é especializada em fenotipagem espacial por meio de imagens de tecidos de altos parâmetros. Suas plataformas integram biologia espacial e imagens multiplexadas, possibilitando a visualização da expressão proteica com RNA. Ao complementar abordagens baseadas em sequenciamento, como Stereo-Seq e Xenium, as soluções da Akoya fornecem uma visão holística da biologia dos tecidos, ajudando os pesquisadores a vincular mecanismos moleculares a resultados fenotípicos. No entanto, Akoya depende da tecnologia Painel de assinatura do fenocódigoestá limitado a apenas algumas dezenas de genes e ainda não está totalmente adaptado a amostras não humanas.
Transcriptômica espacial e o atlas de células humanas
Atlas de células humanas (ACSA iniciativa visa mapear todos os tipos de células do corpo humano, criando uma referência abrangente para a biologia e as doenças humanas. A transcriptômica espacial desempenha um papel importante nesse esforço, adicionando contexto espacial aos atlas celulares, revelando como as células interagem dentro dos tecidos. Outra técnica usada pelo consórcio HCA é o sequenciamento do genoma completo unicelular (scWGS). Um dos obstáculos significativos no passado para o scWGS foi o desafio de obter a cobertura completa do genoma a partir de uma única célula. Isto se deve principalmente à amplificação primária direcionada ao modelo (ATP), que produz cobertura de sequenciamento de genoma significativamente melhorada e reproduzível e detecção de variantes de um único genoma de uma única célula. MiRXES foi um dos primeiros provedores de serviços a usar o PTA para scWGS.
Transcriptômica espacial: transformando a pesquisa em saúde e doenças
A transcriptômica espacial está redefinindo a compreensão da saúde e da doença, mapeando a expressão genética dentro da complexa estrutura espacial dos tecidos. Esta tecnologia de ponta permite aos cientistas explorar como as células comunicam e funcionam no seu ambiente nativo, avançando a compreensão de doenças complexas como o cancro, doenças autoimunes e doenças renais.
Estudos recentes demonstraram o profundo impacto da transcriptômica espacial na medicina. Por exemplo, os investigadores utilizaram esta tecnologia para identificar as interações celulares que impulsionam a fibrose renal, fornecendo potenciais alvos terapêuticos para a doença renal crónica.Nature Reviews Nefrologia, 2024). A transcriptômica espacial também tem sido usada para descobrir padrões de microambiente tumoral no câncer de próstata, analisar a expressão gênica da biópsia renal diabética e revelar heterogeneidade espacial no linfoma do sistema nervoso central. Estas descobertas demonstram o seu potencial para informar estratégias personalizadas de diagnóstico e tratamento, combinando dados moleculares e espaciais. (Teranóstica, 2024).
Além disso, aplicações em neurociência revelam padrões de expressão genética que caracterizam distúrbios neurológicos. Um importante estudo publicado na semana passada (Comunicações da Natureza 2025) usaram Stereo-Seq para construir um atlas de transcriptoma espacial com resolução subcelular do córtex pré-frontal humano (PFC). Doença de Alzheimer O estudo do paciente identificou módulos críticos de expressão gênica dentro do PFC e revelou o ZNF460 como um fator de transcrição que regula esses módulos. Esta descoberta destaca um potencial alvo terapêutico para distúrbios neurológicos, ressaltando o potencial transformador do Stereo-Seq no avanço da saúde humana.
À medida que a transcriptómica espacial continua a evoluir, a sua integração com outras abordagens multiómicas promete iluminar as paisagens moleculares da saúde e da doença, abrindo caminho para a medicina de precisão. Ao combinar a biologia celular e o contexto espacial, este campo revolucionário está a abrir novas possibilidades terapêuticas num espectro de doenças.
Direções e desafios futuros
O rápido desenvolvimento de tecnologias de transcriptômica espacial criou um ecossistema vibrante de ferramentas e aplicações. No entanto, os desafios permanecem, incluindo a padronização de pipelines de análise de dados, a integração de conjuntos de dados multiômicos e a garantia de acessibilidade de custos para adoção generalizada.
Inovações como a abordagem baseada em sequência do Stereo-Seq e a imagem multiplex da Akoya abordam esses desafios, fornecendo soluções escalonáveis e versáteis. À medida que plataformas como o 10x Genomics Zenium continuam a expandir suas capacidades, o campo está preparado para fornecer insights ainda mais profundos sobre a biologia celular e de tecidos.
A transcriptômica espacial está revolucionando nossa compreensão da biologia ao combinar dados moleculares com contexto espacial. Desde a habilitação de atlas de células humanas até a descoberta de alvos terapêuticos no cérebro, tecnologias como Stereo-Seq, 10x Genômica Xenium e Akoya Biosciences estão moldando o futuro da pesquisa biomédica. À medida que o progresso continua, a transcriptómica espacial promete desbloquear novas fronteiras na saúde e na doença, tornando-a uma das áreas mais interessantes nas ciências da vida atualmente.
Owen Howard, estudante de graduação na Florida State University, FSU Department of Biology, escreveu este artigo.
