Wissenschaft

Analyse einzelner Zellen im Weltraum

Axiom Space kündigte kürzlich Pläne für seine zweite Mission der Internationalen Raumstation an, die von der Astronautin Peggy Whitson und dem Missionspiloten John Shoffner geleitet wird. Als Teil der Mission werden Peggy und John Life-Science-Forschung im Orbit mit Technologie durchführen, die von . entwickelt wurde 10x Genomik.

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sprach mit Dr. Ben Hindson, Mitbegründer und Chief Scientific Officer von 10x Genomics, um mehr über die Einzelzellentechnologie zu erfahren, die diese Forschung antreibt und wie sie für den Einsatz im Weltraum angepasst wird. In diesem Interview hat Dr. Hindson teilt auch einige der jüngsten Fortschritte von 10x Genomics in der räumlichen Genexpressionsanalyse und wie sie die Erforschung der menschlichen Gesundheit und Krankheit vorantreiben können.

Anna MacDonald (AM): Was sind einige der wichtigsten Herausforderungen bei der Durchführung von Einzelzellanalysen im Weltraum?

Ben Hindson (BH):
Wir befinden uns hier noch sehr am Anfang des Prozesses, aber wir prüfen, welche biologischen Informationen wir durch die Analyse einzelner Zellen im Orbit entdecken können. Unsere Einzelzell-Sequenzierungsprodukte werden von allen Top-100-Forschungseinrichtungen weltweit eingesetzt, und wir arbeiten daran, dass Forscher im Weltraum die gleichen leistungsstarken Fähigkeiten haben, um Fragen wie das langfristige Überleben des Menschen im Weltraum zu beantworten. Leben.

Die Axiom-Weltraummission ist für die zweite Hälfte des Jahres 2022 geplant – daher arbeiten wir vor dem Start mit Axiom zusammen, um die Herausforderungen dieser Art der Weltraumforschung zu verstehen und Lösungen zu entwickeln, die Astronauten wie Peggy Whitson, die als ausgebildete Astronautin ausgebildet wurde, helfen könnten Biochemiker und hat sogar PCR-Experimente im Weltraum durchgeführt und sich leicht durch neue Forschungen im Weltraum navigiert.

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AM: Wie werden terrestrische Einzelzell-Genommethoden für den Einsatz im Weltraum angepasst? Hat 10x Genomics spezielle Funktionen für diesen Einsatz entwickelt?

BH:
Wir sind sehr früh hier und hoffen auf mehr Klarheit, wenn wir enger mit dem Axiom-Team zusammenarbeiten. Wir sehen dies als den ersten Schritt in der biologischen Forschung auf Einzelzellebene im Weltraum. Wir suchen nach verschiedenen Wegen, um die Forschung anzugehen, einschließlich des Sammelns von Proben im Weltraum, der chemischen Fixierung im Weltraum und der Durchführung von Analysen auf der Erde. Im Wesentlichen möchten wir wissen, was funktioniert und was nicht, damit wir uns überlegen, wie wir die Analyse von Zellveränderungen verbessern können, ohne sich um die Logistik kümmern zu müssen.

Wir sehen diese Erkundung als eine Möglichkeit, mehr über den menschlichen Körper im Weltraum, in der Schwerelosigkeit und auf der Erde zu erfahren.

AM: Können Sie uns mehr darüber erzählen, wie die Technologie während der Axiom Space-Mission verwendet wird?

BH:
Wir sind noch nicht fertig mit der Definition der genauen Projekte, aber Studien über Osteoporose und die menschliche Langlebigkeit sind Bereiche, die wir aktiv in Betracht ziehen. Wir erwägen beispielsweise, Einzelzellanalysemethoden in der Schwerelosigkeit zu testen und die Genexpression zu untersuchen, um beispielsweise zu verstehen, wie die Knochendichte durch die Schwerkraft beeinflusst wird.

AM: Welchen Nutzen haben Einzelzelltechnologien für Wissenschaftler und ihre Forschung?

BH:
Unser Körper besteht aus 40 Billionen Zellen, jede mit einem immens komplexen Genom, Proteom und Interaktom, das Billiarden von Molekülen auf alle möglichen komplizierten und komplizierten Weisen kontrolliert. Um dieser Komplexität gerecht zu werden, müssen wir die Biologie einzelner Zellen, Moleküle und ihrer Wechselwirkungen in großem Maßstab und mit der richtigen Auflösung messen.

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Hier können Single-Cell-Technologien helfen. Unsere Einzelzellprodukte ermöglichen die Hochdurchsatzanalyse einzelner biologischer Komponenten bis hin zu Millionen einzelner Zellen. Mit diesen Technologien streben wir danach, den Umfang und die Auflösung der Forschung zu verbessern. Dies könnte dazu beitragen, Entdeckungen in Forschungsbereichen zu beschleunigen, die Einzelzellanwendungen mit hohem Durchsatz erfordern, einschließlich Wirkstoff- und CRISPR-Screens, groß angelegte translationale Studien, Zellkartierung, Antikörperentdeckung und Biomarkeridentifizierung.
Ein paar Beispiele sind:

Atlas der menschlichen Zellen: Die Mission hier ist es, mithilfe der Einzelzellsequenzierung eine umfassende Referenzkarte aller menschlichen Zellen zu erstellen, die als Grundlage für das Verständnis der menschlichen Gesundheit und die Diagnose, Überwachung und Behandlung von Krankheiten dient.

Mukoviszidose: Mit unseren Einzelzelltechnologien haben Forscher einen neuen Zelltyp in der Lunge identifiziert und charakterisiert, den pulmonalen Ionozyten, der zu den charakteristischen Atemwegssymptomen der Mukoviszidose führt..

Lebenserweiterung:
Forscher der Keio-Universität in Tokio zeigten mit unseren Einzelzell-Instrumenten, dass Menschen, die 110 Jahre oder älter werden, ein anderes Immunprofil haben als Menschen im Normalalter.

AM: Können Sie uns mehr über die jüngsten Entwicklungen von 10x Genomics in der räumlichen Genexpressionsanalyse erzählen?

BH:
Wir haben 2019 unsere Visium Spatial Gene Expression-Plattform eingeführt. Wir haben mit über 100 Veröffentlichungen und Preprints eine aufregende Akzeptanz dieser Technologie erlebt, da Forscher versuchen zu verstehen, wie die Genexpression variiert, während der Kontext des Gewebes selbst erhalten bleibt. Wir haben kürzlich eine Erweiterung der Visium-Plattform eingeführt, die mit FFPE (formalinfixierte, in Paraffin eingebettete Gewebe) kompatibel ist. FFPE ist die gebräuchlichste Form der Probenaufbewahrung für klinische Proben. Dies eröffnet die Technologie für den Einsatz mit einer großen Anzahl von Proben, die in Biobanken und Kliniken auf der ganzen Welt gelagert werden.

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AM: Wie kann die Möglichkeit der räumlichen Analyse in konserviertem Gewebe dazu beitragen, die Erforschung der menschlichen Gesundheit und Krankheit voranzubringen?

BH:
Wir sehen, wie Forscher Kohorten von Proben sammeln, die für die von ihnen untersuchte Krankheit spezifisch sind, sei es ein bestimmter Krebs, eine neurodegenerative Erkrankung oder eine entzündliche Erkrankung. Da diese Proben während der klinischen Versorgung gesammelt wurden, werden sie oft auch mit klinischen Daten verknüpft. Die Forscher freuen sich, auf diese Probenkohorten zurückzugreifen und umfangreiche räumliche transkriptomische Daten mit ihrem klinischen Wissen zu verknüpfen, um zu verstehen, was das Fortschreiten der Krankheit antreibt, und vielversprechende neue therapeutische Ziele zu identifizieren.


DR. Ben Hindson sprach mit Anna MacDonald, Wissenschaftsautorin für Technology Networks.

Lili Falk

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