Spatiotemporal Profiling of Human Development Using Multiplexed Imaging

QC 2024-04-12

Abstract

Människans utveckling är komplex och invecklad, där cellernas positioner, uttryck av viktiga proteinmarkörer och cell-cell interaktioner bidrar till etableringen av kroppens axel och till utvecklingen av organ från olika germinallager. Därför är spatiala och temporala aspekter avgörande för förståelsen av människans utveckling. Detta är möjligt att studera genom multiplexad bildteknik, vilket möjliggör samtidig bedömning av multipla markörer i samma vävnadsprov och erbjuder viktiga insikter kring proteinuttrycket i olika celler och vävnader. Inom ramen för denna avhandling fokuserade vi på spatial- och single-cellprofilering av olika celltyper under den första trimestern av människans utveckling, både på system- och organnivå, med hjälp av multiplexad bildteknik.Artikel I i denna avhandling presenterar en spatial och single-cellkarta av den mänskliga lungans utveckling under den första trimestern. Vi använde multiplexad bildteknik med en 30-plex antikroppspanel för vävnadsprover från lungor isolerade 6-13 veckor efter befruktningen och analyserade nästan 1 miljon celler. Vi tillhandahåller en karta över celltypskomposition med spatial upplösning under den mänskliga lungans utveckling, med fokus på spatio-temporala förändringar av olika celltyper, såsom immunceller, endotelceller och lymfatiska celler, och proliferativa celltillstånd. Nyckelfynden i den första artikeln är att proliferationsmönstren i epitelet avslöjar skillnader i förlängningen av mindre respektive större distala och proximala luftvägar, och att närvaron av vissa immun-celler runt artärerna belyser förhållandet mellan lokalisation och funktion. Dessutom representerar denna artikel den första tillämpningen av multiplexad bildteknik för att studera den mänskliga lungans utveckling. Artikel II syftade till att systematiskt undersöka människans utveckling i hela embryon, med fokus på celltyper som immunceller och endotelceller. Vi analyserade hela mänskliga embryovävnader isolerade vid 3-5 veckor med hjälp av en 28-plex antikroppspanel. Ett nyckelfynd i artikeln är framträdandet av leverns immunceller redan vid 4 veckor och skillnader i dessa cellers profiler för uttryck av markörer jämfört med andra immunceller. I Artikel III föreslog vi en enkel och flexibel öppen källkodsmetod för att visualisera in situ-uttryck av hundratals gener, som kan kombineras med andra metoder, så som multiplexad bildteknik. I Artikel IV utforskade vi den spatiala dynamiken under det mänskliga hjärtats utveckling på cellulär och subcellulär nivå.Sammanfattningsvis belyser denna avhandling de spatiotemporala förändringarna under den första trimestern av människans utveckling genom att presentera kartor över utvecklingen av organ och hela embryon vid olika stadier. Målet är att illustrera egenskaperna vid ett friskt tillstånd, vilket bidrar till en bättre förståelse för avvikelser som är förknippade med medfödda sjukdomar.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-345248