Towards spatial host-microbiome profiling

Abstract

Tekniker och applikationer som använder sekvensering har flyttat fram gränsernaoch tillåtit nya undersökningar av biologiska mekanismer, evolutionära släktskap ochkommunikationsnätverk mellan celler. De tekniska utvecklingarna som har lett fram tillRNA-sekvensering av enskilda celler har möjliggjort upptäckten av sällsynta cellpopulationer medan den rumsliga upplösningen har inneburit en ökad förståelse av störrebiologiska miljöer, såsom vävnader och organ. Massively parallel sequencing har banat vägför integrerade analyser med hög kapacitet, vilket inkluderar analys av genuttryck,proteinuttryck och kartläggning av bakteriella samhällen. Den här avhandlingen börjar meden introduktion som beskriver tekniska och biologiska framsteg som gjorts de senaste åren,med fokus på den rumsliga upplösningen. Sedan följer en summering av de senasteprestationerna som har möjliggjort det pågående arbetet i ett nytt fält som avhandlarrumslig profilering av bakterien och dess värd. Slutligen innehåller slutordet både ettframtida perspektiv samt en kort reflektion av den nuvarande utvecklingen inom fälten förrumslig mång-omik.

16S-sekvensering används ofta för att taxonomiskt klassificera bakterier. Dennasekvenseringsteknik användes i artikel I för att studera mikrobiomet i luft- ochmatspjälkningskanalen hos barn med transplanterad lunga. Dessvärre är det vanligt medavstötning av lungan efter transplantationen hos många av dessa patienter, men denunderliggande orsaken till avstötningen är, i många fall, okänd. I denna studie undersöktesflertalet faktorer, inklusive mikrobiomet i luft- och matspjälkningskanalen, som kan tänkaspåverka bortstötningen. Barn med transplanterad lunga lider ofta av störningar i magtarmkanalens rörelser och artikelns fokus var därmed även att analysera förändringar imikrobiomet i relation till dessa avvikande rörelser i mag-tarmkanalen. Resultatet visade attpatienter med transplanterad lunga generellt hade lägre bakteriell mångfald i magsaft ochhals, samt att det bakteriella överlappet mellan lunga och magsaft var signifikant mindre ipatienter med transplanterad lunga jämfört med kontrollerna. För övrigt visade det sig attstörningar i mag-tarmkanalens rörelser påverkade magsaftens mikrobiom hos patientermed transplanterad lunga, men på grund av studiens storlek på urvalet, kunde det inteundersökas hur detta korrelerade till utfallet hos patienterna.

Integrerad analys av transkriptomet och antikroppsbaserad analys av proteomet isamma vävnadssnitt har möjliggjorts genom metoden som utvecklats i artikel II. SpatialMulti-Omics (SM-Omics) använder ett avkodningsbart mönster av korta DNA-segment påen glasyta för att fånga mRNA och antikroppsbaserat uttryck av utvalda proteiner frånsamma vävnadssnitt. Den antikroppsbaserade profileringen av vävnadssnittet uppnåddesgenom antingen immunofluorescens eller antikroppar märkta med DNA-segment somkunde avkodas genom sekvensering. Protokollet skalades upp genom ett automatiseratsystem för att behandla vätskor. Genom användning av denna metod kunde simultanprofilering av transkriptomet och flertalet proteiner uppnås i både hjärnbarken och mjältenhos en mus. Resultaten visade en hög korrelation i det rumsliga mönstret mellangenuttrycket och de antikroppsbaserade mätningarna, oberoende av hur antikropparnahade märkts. SM-Omics genererar en storskalig karaktärisering av vävnaden av flera omikermed hög kapacitet samtidigt som den har låg teknisk variation.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-289384