_{Cervello di ratto colorato con Hoechst 405, CPCA-GFAP 488, FOX3/NeuN 594, RPCA-Iba1 647 e NF-H coniugato 750.}

La spatial biology ha trasformato la ricerca biomedica, consentendo lo studio dettagliato della quantità e delle informazioni spaziali di ogni cellula all'interno di un tessuto. Diversamente dai metodi tradizionali di sequenziamento, che analizzano le cellule in modo isolato, la spatial biology integra diversi approcci di multiomica, tra cui la trascrittomica spaziale, la proteomica e la metabolomica, accanto a tecniche di imaging avanzate per preservare l'architettura dei tessuti.

Grazie a queste innovazioni è possibile ottenere una conoscenza più profonda delle interazioni cellulari, della patologia delle malattie e dell'eterogeneità dei tessuti. L'integrazione della multiomica con l'imaging spaziale ha permesso di compiere progressi significativi in aree quali l'oncologia, le neuroscienze e l'immunologia, consentendo l'identificazione di nuovi biomarcatori, la caratterizzazione di microambienti complessi e il monitoraggio della progressione delle malattie.

Con l'avanzare dei progressi tecnologici, si prevede che la spatial biology svolgerà un ruolo fondamentale nel migliorare la medicina di precisione per mezzo di tecniche diagnostiche di alto livello e interventi terapeutici personalizzati.

In questo articolo abbiamo parlato con la nostra Dott.ssa Laura Lleras per saperne di più sul ruolo dell'imaging avanzato nella spatial biology. Continua a leggere per conoscere in che modo gli strumenti di imaging ad alta produttività stanno plasmando il futuro del settore della ricerca, della scoperta di farmaci e delle applicazioni cliniche.

Rebecca: Oggi parliamo di spatial biology, un campo che sta rivoluzionando le conoscenze di cui siamo in possesso sulle patologie a livello cellulare. Scopriremo anche il ruolo fondamentale che svolgono all'interno di questa trasformazione le tecnologie di imaging ad alta produttività, come lo scanner per vetrini SLIDEVIEW^™ VS200. Oggi è con noi la Dott.ssa Laura Lleras, responsabile marketing dei prodotti di Evident. Dott.ssa Lleras, benvenuta. Partiamo dalle informazioni generali: cos'è la spatial biology e perché è così rivoluzionaria?

Dott.ssa Lleras: Grazie! Mi fa particolarmente piacere parlare di spatial biology perché si tratta di uno degli ambiti più interessanti e innovativi nel settore delle scienze della vita. Per decenni, la biologia molecolare e cellulare si è concentrata sull'analisi delle singole cellule, in modo isolato, studiando quindi una proteina alla volta senza tenere conto dell'organizzazione spaziale all'interno dei tessuti. Sebbene un approccio di questo tipo abbia portato a importanti scoperte, esso non tiene conto di un aspetto fondamentale della biologia, ossia che il luogo in cui avviene un fenomeno è altrettanto importante del fenomeno in sé.

È qui dove entra in gioco la spatial biology, grazie alla quale i ricercatori sono in grado di visualizzare e analizzare le biomolecole all'interno dei loro tessuti nativi, preservandone quindi il contesto posizionale. Ciò riveste particolare importanza nel caso di patologie quali neoplasie, malattie degenerative, metaboliche, cardiovascolari e autoimmuni, nella cui progressione svolgono un ruolo fondamentale l'interazione tra le cellule e l'architettura dei tessuti. È anche importante in termini di rigenerazione; si prenda, ad esempio, la pubblicazione di Van Beijnum et al. del 2023¹, in cui tramite l'uso della trascrittomica spaziale è stato possibile definire con esattezza i processi rigenerativi nel tempo e nello spazio.

Grazie alla spatial biology siamo ora in grado di mappare con grande precisione l'espressione genica, l'attività proteica e le interazioni cellulari, aiutando ricercatori e medici a scoprire nuovi biomarcatori, prevedere la progressione della malattia e sviluppare terapie mirate.

_{Milza di topo. Campione fornito da Kromnigon. Immagine acquisita utilizzando lo scanner per vetrini SLIDEVIEW VS200 con la serie di filtri SpectraSplit 7 (Komnigon) e una fonte di luce Novem (Excelitas). Autore: Eric Stellamans.}

Il ruolo dell'imaging nella spatial biology

Rebecca: È affascinante! Ma qual è il ruolo delle tecniche di diagnostica per immagini nella spatial biology?

Dott.ssa Lleras: L'imaging è la spina dorsale della spatial biology. Senza tecnologie avanzate di imaging non saremmo in grado di acquisire le mappe spaziali ad elevata risoluzione necessarie per analizzare l'organizzazione tissutale a livello molecolare.

Le tradizionali tecniche molecolari, come il sequenziamento dell'RNA o il Western blotting, forniscono informazioni sull'espressione genica e proteica, tuttavia perdono interamente il contesto spaziale.

Le tecnologie di imaging ci consentono invece di:

• visualizzare le interazioni molecolari nei tessuti intatti
• preservare le relazioni cellulari e i microambienti
• generare immagini multiplex, che mostrino l'interazione di diversi biomarcatori in un unico campione

Le sfide dell'imaging ad alta produttività per la spatial biology

Rebecca: Quali sono le sfide principali che si devono affrontare in termini di imaging per la spatial biology, in particolare nelle applicazioni ad alta produttività?

Dott.ssa Lleras: Ottima domanda. Pur trattandosi di un ambito molto promettente, la spatial biology non è scevra da sfide significative in termini di acquisizione, elaborazione e analisi dei dati.

Tra le sfide principali si possono menzionare:

1. Elevati volumi di dati: l'imaging spaziale ad alta risoluzione genera, per ogni esperimento, terabyte di dati, che richiedono un'infrastruttura avanzata di archiviazione e di calcolo.
2. Standardizzazione e riproducibilità: le condizioni di imaging possono variare tra i diversi laboratori, ostacolando il confronto dei risultati. Questo problema può essere ridotto dalle scansioni automatizzate basate sull'intelligenza artificiale.
3. Equilibrio tra velocità e risoluzione: i ricercatori necessitano di immagini in tempi brevi per studi su ampia scala senza compromessi in termini di qualità delle immagini.
4. Analisi dei dati: si devono instaurare collaborazioni con i bioinformatici al fine di analizzare o automatizzare l'analisi di grandi serie di dati generate dai sistemi di imaging. È per questo che le soluzioni di imaging come lo scanner per vetrini VS200 sono rivoluzionarie.

_{Scanner per l'imaging di interi vetrini universali SLIDEVIEW VS200}

Il ruolo di VS200 nell'ottimizzazione dell'imaging per la spatial biology

Rebecca: Lo scanner per vetrini SLIDEVIEW VS200 è ampiamente diffuso nella ricerca nel settore della spatial biology. Cosa lo rende così efficace in questo ambito?

Dott.ssa Lleras: Lo scanner per vetrini VS200 è progettato per soddisfare le esigenze della spatial biology ad alta produttività, abbinando velocità, qualità e automazione.

I vantaggi principali del VS200 sono:

• Imaging ad alta velocità e alta produttività: il sistema è in grado di acquisire immagini da canali multipli di un tessuto completo con un ingrandimento 20X in pochi minuti. È inoltre in grado di scansionare fino a 210 vetrini in un'unica sessione, il che lo rende ideale per gli studi su ampia scala.
• Ottima esperienza per utenti di ogni livello: il sistema è dotato di un software intuitivo con flussi di lavoro di scansione altamente automatizzati. Allo stesso tempo offre diverse opzioni di personalizzazione in base alle esigenze di imaging.
• Modalità di scansione multiplex: il sistema è in grado di allineare diversi canali di fluorescenza, provenienti da diverse iterazioni di imaging, con un canale di riferimento, consentendo la precisa colocalizzazione dei biomarcatori.
• Integrazione semplificata dei dati: supporta diversi formati, utilizzabili con un'ampia serie di strumenti di analisi.

_{Tessuto polmonare sottoposto a imaging con uno scanner per vetrini VS200 con un ingrandimento 20X. Il tessuto è stato colorato con il kit per multiplex Ultivue PD-L1, con i seguenti marcatori: DAPI (colorazione di contrasto nucleare), FITC (CD8), TRITC (CD68), Cy5 (PD-L1) e Cy7 (panCK). Immagine per gentile concessione di Ultivue Inc.}

Il futuro della spatial biology nella ricerca e nella medicina

Rebecca: Come si evolverà la spatial biology nei prossimi anni?

Dott.ssa Lleras: La spatial biology sta passando rapidamente dalla ricerca alle applicazioni cliniche. Anche se attualmente viene utilizzata nei laboratori di ricerca e per la scoperta di farmaci, si osservano già i primi passi verso l'adozione clinica.

Il futuro della spatial biology comprende:

• Diagnosi clinica: le informazioni spaziali diverranno presto parte della routine diagnostica oncologica e la della medicina di precisione, per terapie maggiormente mirate ed efficaci.
• Analisi basata sull'intelligenza artificiale: grazie agli algoritmi ad apprendimento automatico sarà possibile automatizzare la rilevazione dei biomarcatori per la classificazione più rapida e precisa delle patologie.
• Integrazione della multiomica: combinando la trascrittomica spaziale, la proteomica e la metabolomica, per un'osservazione olistica dei meccanismi patologici.

Nella misura in cui la spatial biology continua a progredire, strumenti come lo scanner per vetrini SLIDEVIEW VS200 svolgeranno un ruolo fondamentale nella trasformazione di dati di imaging complessi in informazioni utilizzabili.

Scopri il nostro webinar Esaminare la disseminazione tumorale con la trascrittomica spaziale per un esempio di come il Dott. Amin El-Heliebi utilizza la trascrittomica spaziale e lo scanner per vetrini SLIDEVIEW VS200 per analizzare le metastasi nel carcinoma del colon.

Rebecca: Dott.ssa Lleras, è stato molto interessante. Grazie per aver condiviso le sue conoscenze di spatial biology e imaging.

Dott.ssa Lleras: È stato un piacere! Sono entusiasta di poter vedere come la spatial biology continuerà a plasmare la ricerca biomedica e la medicina nei prossimi anni.

Conclusioni

• La spatial biology sta trasformando il settore delle scienze della vita, grazie all'identificazione delle interazioni tra le cellule all'interno dei tessuti.
• Tecniche avanzate di diagnostica per immagini sono fondamentali per la determinazione delle relazioni spaziali a livello molecolare.
• Soluzioni di imaging ad alta produttività, come lo scanner per vetrini SLIDEVIEW VS200, sono in grado di ottimizzare la velocità, la precisione e l'automazione della ricerca nell'ambito della spatial biology.
• Il futuro è promettente! Presto la spatial biology verrà integrata nei flussi di lavoro clinici, migliorando la formulazione di diagnosi e la medicina personalizzata.

Vorresti saperne di più sul nostro scanner per vetrini più avanzato? Visita la pagina del nostro SLIDEVIEW VS200 e richiedi una demo per vederlo all'opera.

Informazioni sull'intervistata

Dott.ssa Laura Lleras Forero

Responsabile marketing dei prodotti per la Ricerca nelle scienze della vita, EMEA

La Dott.ssa Laura Lleras Forero è un'esperta responsabile marketing dei prodotti per l'area EMEA in Evident e possiede un solido background accademico in biologia, oltre a un dottorato conseguito presso il King's College di Londra. Con più di 10 anni di esperienza professionale, lavora in Evident dal 2021 rivestendo un ruolo fondamentale di supporto per le soluzioni avanzate di microscopia per le colture cellulari, come lo scanner per vetrini SLIDEVIEW™ VS200 e il microscopio a fluorescenza da banco APEXVIEW™ APX100.

Bibliografia

1. Van Beijnum, H., et al. 2023. "Spatial Transcriptomics Reveals Asymmetric Cellular Responses to Injury in the Regenerating Spiny Mouse (Acomys) Ear." Genome Research 33: 1424–1437.