骨組織の空間的トランスクリプトミクスを可能にする方法

骨は、コラーゲン1型と無機塩¹の繊維を主成分とする特殊な結合組織です。その結果、骨は非常に強くて硬いと同時に、軽くて外傷に強いです。骨の大きな強度は、そのミネラル含有量に由来します。実際、ミネラル含有量の割合が増加すると、剛性は5倍に増加します²。その結果、研究者は、組織学的切片化によって骨標本の生物学を分析する際に重大な問題に直面します。

脱灰していない骨組織学は実行可能であり、調査の種類によっては必要になる場合があります(たとえば、骨の微細構造を研究するため)。ただし、特に標本が大きい場合は、非常に困難です。これらの場合、組織学的目的での組織処理には、標準的なプロトコルと技術のいくつかの修正が必要です³。一般に、一般的な組織学的評価を行うために、骨組織は固定直後に脱灰されますが、そのプロセスは、組織のサイズと利用される脱灰剤に応じて、数日から数週間かかる場合があります⁴。脱灰切片は、骨髄の検査、腫瘍の診断などによく使用されます。脱灰剤には、主に強酸(硝酸、塩酸など)、弱酸(ギ酸など)、キレート剤(エチレンジアミンテトラセト酸(EDTA)など)^の3種類があります5。強酸は骨を非常に急速に脱灰することができますが、組織に損傷を与える可能性があります。弱酸は非常に一般的で、診断手順に適しています。キレート剤は、この場合、脱灰プロセスが遅く穏やかであるため、多くの手順( in situ ハイブリダイゼーション、免疫染色など)で必要とされる高品質の形態の保持と遺伝子およびタンパク質情報の保存を可能にするため、研究用途に最も使用され、適切です。しかし、遺伝子発現解析など、トランスクリプトーム全体を保存する必要がある場合、ゆっくりとした穏やかな脱灰であっても、有害となる可能性があります。したがって、組織の形態学的解析を細胞の遺伝子発現解析と組み合わせる必要がある場合には、より優れたアプローチと方法が必要です。

近年のシングルセルRNAシーケンシング(scRNA-seq)および空間的トランスクリプトミクスの改良により、^{組織サンプルの保存}にホルマリン固定パラフィン包埋法(FFPE)を使用した場合でも、組織サンプルの遺伝子発現を研究することが可能になりました^6,7,8。この機会により、世界中の組織バンクに保存されているものなど、より多くのサンプルへのアクセスが可能になりました。scRNA-seqを使用する場合、RNAの完全性が最も重要な要件です。しかし、FFPEサンプルの空間的トランスクリプトミクスの場合、各組織切片の組織学的状況内で遺伝子発現を可視化するためには、高品質の組織切片と高品質のRNAの両方が必要です。これは軟組織では簡単に達成できますが、骨のような硬組織では同じことが言えません。実際、私たちの知る限りでは、空間トランスクリプトミクスを用いた研究は、FFPE骨サンプルに対して行われたことがありません。これは、FFPE骨組織のRNA含有量を維持しながら効果的に処理できるプロトコルがないためです。ここでは、RNAの分解を避けながら、新たに得られた骨組織サンプルを処理および脱灰する方法が最初に提供されます。次に、世界中の組織バンクで収集されたFFPEサンプルのトランスクリプトミクス分析の必要性を認識し、脱灰されていない骨のFFPEサンプルを適切に処理するためのガイドラインも提示されます。