Desain chip mikrofluida khusus membentuk kembali kerangka teknologi transkriptomik spasial

Transkriptomik spasial telah muncul sebagai alat yang ampuh untuk analisis in situ ekspresi gen dalam jaringan. Namun, teknologi saat ini masih menghadapi beberapa tantangan, termasuk biaya tinggi, bidang pandang terbatas, dan hasil rendah, yang secara signifikan menghambat penerapannya dalam penelitian jaringan skala besar dan analisis proses biologis yang kompleks.

Tim Prof. Zhao Fangqing dari Institut Zoologi Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok telah mengembangkan teknologi baru yang disebut MAGIC-seq. Penelitian berjudul “Desain chip mikrofluida khusus memungkinkan transkriptomik spasiotemporal tiga dimensi yang hemat biaya dengan bidang pandang yang luas” diterbitkan di dalam Genetika Alam pada tanggal 10 September 2024.

Dengan mengintegrasikan desain mikrofluida berbasis grid yang canggih, kimia karbodiimida, dan pengindeksan kombinatorial spasial, MAGIC-seq meningkatkan hasil deteksi, mengurangi biaya chip, dan meminimalkan efek batch, sambil mempertahankan resolusi tinggi di area penangkapan yang besar.

MAGIC-seq mendefinisikan ulang kerangka kerja teknologi transkriptomik spasial melalui desain chip mikrofluida berbasis grid dan strategi pengodean spasial yang dioptimalkan. Dengan membentuk “Satu kombinasi, beberapa titik” melalui beberapa reaksi persilangan, MAGIC-seq secara signifikan meningkatkan hasil deteksi dan mengurangi biaya fabrikasi chip, sekaligus mempertahankan sensitivitas tinggi.

Desain ini tidak hanya meningkatkan kelayakan ekonomi penelitian transkriptomik spasial tetapi juga meminimalkan efek batch antara sampel yang berbeda, yang sangat penting saat menangani sampel dalam jumlah besar.

Mikrofluida tradisional terbatas dalam ukuran dan jumlah saluran. Dengan memperkenalkan konsep “chip penyambungan,” yang menyesuaikan jarak kisi dan menggunakan beberapa putaran penyandian untuk menyambung beberapa kisi penangkap bersama-sama, mereka berhasil menembus batasan saluran dan mencapai keseimbangan antara resolusi tinggi dan bidang pandang yang luas.

Peneliti dapat menyesuaikan tata letak kisi menurut bentuk dan jumlah sampel yang berbeda, mengoptimalkan hasil atau menyambung bentuk chip untuk memanfaatkan informasi spasial dengan lebih baik.

Tim peneliti menguji MAGIC-seq pada berbagai jaringan, menunjukkan sensitivitas deteksi yang unggul, efisiensi pengurutan, dan konsistensi data dibandingkan dengan platform Visium 10x yang paling banyak digunakan dan metode lainnya.

Dengan menggunakan chip penyambungan, mereka memetakan secara cermat irisan jaringan tikus di seluruh tahap perkembangan, menangkap pembentukan struktur organ dan perubahan ekspresi gen spasial, serta mengidentifikasi gen kunci yang memengaruhi perkembangan serebelum.

Selain itu, tim tersebut membangun peta transkriptom spasial 3D berkualitas tinggi dari otak tikus yang sedang berkembang, mengungkap distribusi sel dan molekuler, serta mengungkap perubahan jaringan dinamis sepanjang perkembangan.

Inovasi dan fleksibilitas MAGIC-seq menandai kemajuan signifikan dalam transkriptomik spasial, memposisikannya sebagai alat penting untuk penelitian masa depan dalam bidang yang berkembang pesat ini.