Compreender como os genes são ativados ou reprimidos em diferentes células sob condições fisiológicas ou patológicas do cérebro é essencial para estudar distúrbios cerebrais e como o cérebro funciona. Da Faculdade de Medicina da Universidade do Arizona-Phoenix e da Escola de Medicina da Universidade de Washington, Dr. Uma equipe de pesquisadores liderada por Jiu Tai e Dr. Shenfeng Qiu desenvolveu um novo método para melhorar a maneira como os cientistas estudam a atividade genética. Seu trabalho foi publicado Protocolos STARfornece uma abordagem refinada em amostras cerebrais congeladas fixas que melhora a precisão e a eficiência da transcriptômica espacial – mapeando onde e como os genes são expressos no cérebro no nível celular.
Ma, Dr. Dai e Professor Qiu desenvolveram um método passo a passo para preparar e montar tecido cerebral congelado fixo em lâminas de Xenium, uma ferramenta especializada para estudar a atividade genética em locais precisos. O método convencional que a maioria dos neurocientistas usa para imunofluorescência é preservar o cérebro, criossecá-lo em fatias finas (10 μm de espessura) e colocá-las cuidadosamente em lâminas para geração de imagens, ou seja, capturar imagens de alta resolução do tecido para analisar a abundância genética. De acordo com Ma, “seções congeladas fixas com montagem flutuante permitem melhor preparação de amostras e utilização da área de imagem”, o que significa que sua abordagem preserva a integridade do mRNA enquanto faz melhor uso do espaço de imagem disponível. Ao contrário dos métodos convencionais que utilizam tecido fresco congelado ou fixado em formalina e embebido em parafina (FFPE), esta nova técnica ajuda a manter a integridade do mRNA, que contém instruções para as funções do corpo, ao mesmo tempo que melhora a qualidade da imagem.
Usando este método otimizado, os pesquisadores obtiveram imagens altamente detalhadas que exibiam com precisão a expressão genética em diferentes regiões do cérebro. Usando técnicas precisas de corte e montagem flutuante, a equipe obteve imagens claras e confiáveis da atividade genética no nível de células individuais, os blocos básicos de construção do corpo. A descoberta será particularmente útil para a investigação do cérebro, uma vez que a compreensão de onde os genes funcionam ajudará os cientistas a estudar doenças cerebrais e como o cérebro se desenvolve. A capacidade de analisar a atividade genética em regiões específicas do cérebro pode fornecer informações importantes sobre os mecanismos dos distúrbios do neurodesenvolvimento, doenças neurodegenerativas e lesões cerebrais.
Dr. Ma, Dr. Dai e Professor Qiu apontam diversas vantagens de sua técnica em comparação com métodos mais antigos. Sua abordagem reduz problemas como dobramento de tecidos, que pode distorcer imagens, evita danos ao material genético e torna a imagem mais eficiente. “Este método garante a coleta ideal de dados, ao mesmo tempo que reduz custos e melhora a reprodutibilidade”, explicou o professor Qiu. A reprodutibilidade significa que os resultados podem ser repetidos de forma consistente por outros pesquisadores, tornando as descobertas mais confiáveis. Ao avançar na transcriptómica espacial, o seu trabalho conduzirá a pesquisas fiáveis sobre a actividade genética em diferentes regiões do cérebro, ajudando os cientistas a fazer novas descobertas sobre condições neurológicas, distúrbios que afectam o cérebro e o sistema nervoso.
Este método aprimorado é um avanço significativo para os pesquisadores que estudam a expressão genética no cérebro. Ao manter a integridade do mRNA e melhorar a imagem, isto o torna uma ferramenta valiosa para neurociência, neurobiologia e outras áreas de pesquisa biomédica. À medida que os cientistas continuam a refinar estas técnicas, métodos como estes são essenciais para melhorar a nossa compreensão das funções complexas do cérebro.
Nota de diário
Ma X., Chen P., Wei J., Zhang J., Chen C., Zhao H., Ferguson D., McGee AW, Dai Z., Qiu S. “Protocolo para estudos de transcriptômica espacial de Xenium usando seções fixas congeladas de cérebro de camundongo.” Ética STAR, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.103420
Sobre os professores
Dr. Xiaokuang Ma, Ph.D.Pesquisador/Cientista III da Faculdade de Medicina da Universidade do Arizona-Phoenix. Ele recebeu seu diploma de Doutor em Medicina em Farmacologia pelo Programa Conjunto de Treinamento de Doutorado entre a Faculdade de Medicina da Universidade de Shandong e a Faculdade de Medicina da Universidade do Arizona-Phoenix em 2020. O desenvolvimento de sua pesquisa se concentra no papel da microglia na poda de sinapses corticais, maturação, acoplamento temporal funcional e processos complexos. Ele pretende compreender como a sinalização MET afeta o desenvolvimento da conectividade sináptica e da plasticidade. Sua pesquisa futura inclui como o desenvolvimento do cérebro e os circuitos cerebrais afetam os distúrbios do neurodesenvolvimento e os distúrbios neuropsiquiátricos, como os distúrbios do espectro do autismo e a doença de Alzheimer.
Dr. Zhiyuyi, Ph.D.Professor associado titular de medicina na Escola de Medicina da Universidade de Washington, em St. Ele recebeu seu bacharelado e doutorado pela Universidade de Shandong. em Bioquímica e Biologia Molecular pela Escola de Medicina de Zhongshan, Universidade Sun Yat-sen, China, em 2013. Tai concluiu seu treinamento de mestrado em biologia vascular pulmonar na Universidade de Illinois em Chicago. O laboratório do Dr. Toy tem como objetivo compreender a homeostase vascular pulmonar e a patogênese das doenças pulmonares usando novos modelos animais, abordagens de farmacologia integrativa, edição de genes e sequenciamento de RNA unicelular e transcriptômica espacial. Além disso, investiga a definição dos mecanismos moleculares e celulares da insuficiência cardíaca direita em pacientes com hipertensão arterial pulmonar e a identificação de alvos terapêuticos para o tratamento de pacientes com doença vascular pulmonar.
Dr. Shenfeng Qiu, MD Ph.D.Ele é professor titular da Faculdade de Medicina da Universidade do Arizona-Phoenix. Ele recebeu seu MD pela Nanjing Medical University em 1994 e seu Ph.D. em Toxicologia Ambiental e Neurociência pela Universidade da Califórnia em 2004. Dr. Um interesse geral no laboratório de Shenfeng Qiu é compreender as origens do desenvolvimento do neurodesenvolvimento e dos transtornos neuropsiquiátricos, particularmente os transtornos do espectro do autismo. Um projeto em andamento concentra-se no papel da tirosina quinase MET, que foi identificada como um importante fator de risco para TEA em estudos genéticos humanos. Seu laboratório visa identificar os mecanismos pelos quais a sinalização MET afeta o desenvolvimento neuronal, a maturação e a função do circuito cerebral. Seu laboratório também está interessado no papel da proteína UBE3A na síndrome de Angelman e nos mecanismos únicos do circuito cerebral que medeiam a ansiedade e a depressão.
