L’équipe co-cartographie les protéines et le transcriptome dans les tissus humains

Pour comprendre le comportement des cellules, les chercheurs doivent également comprendre les molécules qui les font fonctionner. “Si quelqu’un veut savoir comment fonctionne le rein, il doit savoir ce qui se passe à l’intérieur des cellules rénales”, explique Yang Liu, Ph.D., professeur adjoint de pathologie. “Ceci est défini par l’activité des protéines.”

Mais la plupart des études de séquençage du transcriptome spatial n’incluent pas les protéines, laissant de côté des informations vitales sur les mécanismes de progression de la maladie. Maintenant, dans leur dernière étude, une équipe de Yale a effectué une co-cartographie des protéines high-plex et du transcriptome entier qui a mesuré près de 300 protéines et transcriptome dans les tissus humains. Ils ont publié leurs découvertes dans Biotechnologie naturelle le 23 février.

“C’est un changement de jeu – traverser le dogme central de la biologie moléculaire et examiner des centaines de protéines simultanément”, déclare Rong Fan, Ph.D., professeur Harold Hodgkinson de génie biomédical et de pathologie et auteur principal de l’étude.

Les données sur les protéines ont été largement absentes des études en raison des limites techniques de l’immunofluorescence et de l’immunohistochimie, ce qui a rendu difficile l’imagerie des protéines en grand nombre. “Il y a environ 10 ans, si quelqu’un imaginait simultanément une poignée de marqueurs protéiques, c’était stupéfiant”, déclare Fan.

Mais en 2020, l’équipe a publié une étude dans Cellule en utilisant une technique appelée code-barres déterministe dans les tissus. Le travail consistait à délivrer des étiquettes d’ADN dans les tissus à l’aide d’anticorps capables de cibler des protéines spécifiques, marquant 22 protéines au total, en plus des molécules d’ARNm. Il s’agissait de la première étude à co-cartographier le transcriptome et les protéines.

Dans leur dernière étude, l’équipe s’est appuyée sur ses travaux antérieurs en utilisant ces méthodes pour profiler l’ensemble du transcriptome et 189 protéines dans plusieurs tissus de souris. Ils ont également mesuré l’ensemble du transcriptome et 273 protéines dans les tissus humains. “Notre étude est unique pour deux raisons. Premièrement, nous co-profilons l’ARN et les protéines en même temps dans les mêmes coupes de tissus. Aucune autre technologie ne peut le faire”, explique Liu, qui était le premier auteur de l’étude. . “Deuxièmement, près de 300 protéines imagées dans la même coupe de tissu est vraiment un record mondial.”

Parmi les tissus humains prélevés figuraient des échantillons de peau suite à la vaccination par le vaccin COVID-19 Moderna. Avec les conseils et l’expertise de David Hafler, MD, président et William S. et Lois Stiles Edgerly Professeur de neurologie et professeur d’immunobiologie, Mary Tomayko, MD, Ph.D., professeur agrégé de dermatologie et de pathologie, et Marcello DiStasio, MD, Ph.D., professeur adjoint de pathologie, l’équipe a effectué des biopsies cutanées humaines pour mieux comprendre les réponses d’activation immunitaire au site d’injection. Ils ont découvert un sous-ensemble unique de cellules appelées cellules T auxiliaires périphériques agrégées sur le site.

“La façon dont nous avons pu identifier les cellules et visualiser où elles se trouvent met en évidence la puissance de notre technologie”, explique Fan. L’équipe a également utilisé sa technologie pour mesurer les tissus lymphoïdes humains tels que les amygdales et a révélé des réactions immunitaires distinctes en collaboration avec Joseph Craft, MD, professeur de médecine Paul B. Beeson (rhumatologie) et professeur d’immunobiologie, Stephanie Halene, MD, Arthur H. et Isabel Bunker Professeur agrégé de médecine et chef de l’hématologie, et Mina Xu, MD, professeur agrégé de pathologie et de médecine de laboratoire, et directeur de l’hématopathologie.

L’étude n’a observé que des protéines de surface, ou des protéines sur la membrane cellulaire. L’équipe espère appliquer sa technologie pour examiner également les protéines de signalisation intracellulaires et les protéines de la matrice extracellulaire. “A l’avenir, nous voulons continuer à rendre cette technologie plus puissante et porter à des milliers le nombre de protéines que nous étudions”, déclare Fan.

L’équipe est enthousiasmée par les implications de l’étude en termes de meilleure compréhension de la maladie et du vieillissement. Par exemple, ils souhaitent utiliser leur technologie pour en savoir plus sur l’inflammation des tissus âgés ou malades. Ils sont également optimistes quant à l’utilisation de cette technologie pour étudier les tumeurs et le microenvironnement tumoral.

“Maintenant, nous pouvons étudier des centaines de protéines et définir différents types de cellules. Ensuite, nous pouvons voir comment ces différents types de cellules interagissent avec les cellules tumorales”, explique Fan. “Il s’agit d’une technologie puissante, et il est temps de se plonger dans ces questions de recherche difficiles sur la santé humaine et les maladies.”