A szaknyelven egysejt és térbeli omika, angolul Single-Cell Omics (SCO) néven ismert módszer vadonatúj diagnosztikai és terápiás utak nyitása az orvostudományban. A cél a biológiai folyamatok az élet rejtélyeinek feltárása.
Az emberi test a becslések szerint körülbelül 37,2 trillió sejtből áll. (Egy trillió egyenlő egy milliárdszor egymilliárd.) Hogyan működnek ezek együtt, hogy életben és egészségesen tartsanak minket? A térbeli omika, az SCO választ adhat a kutatóknak. A fejlett képalkotó technikák és a DNS-szekvenálás specifikusságának és felbontásának kombinálásával ez a feltörekvő módszer lehetővé teszi a biológiai folyamatok mit, hol és mikorjának feltérképezését molekuláris szinten.
A tudósok az érdeklődésükre számot tartó szervből (például egy egéragyból) kiindulva a szövetet egy sejt vastagságú szeletekre vágják. Ezután innovatív technikákat alkalmaznak arra, hogy láthatóvá tegyék az egyes szeletekben található specifikus biomolekulák helyét. A térbeli omika lehetővé teszi, hogy a korábban nem megfigyelhető sejtarchitektúrát és biológiai eseményeket eddig nem látott részletességgel tekintsünk át.
A térbeli omikának köszönhetően molekuláris szintű „sejtatlaszok” új generációja van kialakulóban, amelyek részletesen bemutatják az emberben és más fajokban lejátszódó számtalan biológiai folyamatot. A tudósok például a térbeli omika segítségével háromdimenziós sejtatlaszt készítettek a gyümölcslégylárvákról és feltárták az egérembriók szervfejlődésének feketedobozát. Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a sérült kétéltű axolotl agya az agyfejlődés során aktiválódó mechanizmusok tükrében gyógyítja önmagát.
A térbeli omika a terápiás felfedezésben is ígéretesnek tűnik. Ezzel a technikával a tudósok azonosították a gerincvelőben a neuronok egy olyan populációját, amely a jelek szerint felelős a gerincvelő sérülését követő gyógyulásért. Ezen idegsejtek stimulálása bénult egerekben felgyorsította a járás visszanyerését.
További egészségügyi alkalmazások közé tartozik a daganat különböző sejttípusainak jellemzése a kezelés testreszabása érdekében, valamint az olyan összetett betegségek mechanizmusainak feltárása, mint az Alzheimer-kór és a reumás ízületi gyulladás. A fertőző betegségek is vizsgálhatók térbeli omika segítségével. Például a Covid–19-ben elhunyt emberektől származó minták térbeli omikai vizsgálata kimutatta, hogy a SARS–CoV–2 a sejtek útvonalainak széles körű megzavarását okozza minden szövetben.
Sürgető szükség van a térbeli omikai technológiák demokratizálására és elterjesztésére. A 2021-ben 232,6 millió dolláros teljes piaci értékkel és 2030-ban 587,2 millió dollárra becsült bevétellel büszkélkedő állami és magánvállalkozások egyre növekvő száma igyekszik térbeli omikai megoldásokat kínálni. Míg 2020-ban a piac 89 százalékát az akadémiai és transzlációs kutatóközpontok tették ki, a piac drámaian bővül a gyógyszer- és a biotechnológiai ipar felé.
A térbeli omika teljes ígéretének megvalósításához az adatgyűjtéssel, -feldolgozással, -tárolással és szabványosított jelentéskészítéssel kapcsolatos technikai kihívásokat kell megoldani.
Továbbá az alkalmazásokat ki kell terjeszteni más biomolekulák, például a metabolitok és más szervezetek, köztük a növények, valamint a gerinctelenek feltérképezésére, hogy még jobban megvilágítsák a mögöttes biológiát.
Azon rövid idő alatt, amióta a Nature Methods 2021-ben az év módszerének választotta a térbeli omikát, az egy hiánypótló technikából olyanná fejlődött, amely készen áll arra, hogy szabványosított és széles körben alkalmazott legyen, forradalmasítva ezzel az élet megértését.
(Forrás és fotó: A 2023-as Top 10 Emerging Technologies jelentés)
