Cancer diagnostics by Spatial Transcriptomics
- Reference number
- SBE13-0099
- Start and end dates
- 140701-200630
- Amount granted
- 33 000 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
We propose to develop a new strategy, Spatial Transcriptomics, for cancer diagnostics. Spatial Transcriptomics enables molecular imaging and analysis of the transcriptome in tissues at an unprecedented resolution and provides a new unique opportunity for diagnosing cancer. This approach has the potential to revolutionize cancer diagnostics and to become a routine procedure in oncology. Spatial Transcriptomics enables global gene expression analysis in histological tissue sections, capturing the transcriptome with spatial resolution. This enables classical histological evaluation, but now with molecular imaging of the full transcriptome in the tissue section. The digital nature of the transcriptome data allows precise and automated quantification of any marker profile of interest. The strategy we propose for cancer diagnostics by spatial transcriptomics is generally applicable to any solid tumor. We will focus on breast cancer for this project, as this is a very common cancer with a large unmet medical need for improved diagnosis driven therapy. Moreover, a large number of molecular markers have been identified in breast cancer, some of which are used for the selection of therapy in clinical routine today. Spatial Transcriptomics has the potential to greatly improve cancer diagnostics and lead to improved treatment of cancer.
Popular science description
Studier av vävnaders struktur och analys av markörer i vävnader är två viktiga hörnstenar inom dagens cancerdiagnostik. Man har idag lärt sig mycket kring vilka molekyler som är viktiga för en cancers tillväxt och risknivå. Det främsta sättet att ta sig an detta i stor skala har varit att titta på de gener som är aktiverade, uttryckta, i en vävnad och att försöka förstå vilket uttryck som är sammankopplat med cancer och vilket som inte är det. Man har genom studier av molekylära markörer för genernas uttryck kunnat förstå vad som utmärker en cancer, men endast på en översiktlig global nivå. Vi har utvecklat en molekylär bildtagningsteknologi som tar tillvara den spatiella positionen hos de molekylära markörerna i cancervävnaden med mycket hög upplösning. Den nya metoden använder likt de flesta bildtagningsteknologier inom biomedicinen ett tunt vävnadssnitt som placeras på ett mikroskopglas och fotograferas. Från snittet fångas sedan de molekylära markörerna för genernas uttryck in. Dessa fångas in på sin specifika plats på mikroskopglaset och förses direkt med unik adresslapp som avslöjar den exakta position de hade i vävnaden. Markörmolekylerna med sina adresslappar översätts sedan till digital data genom en standardiserad avkodningsprocess. Efter att ha sorterat datan kan vi nu visa en högupplöst bild av genernas uttryck i vårt vävnadssnitt direkt i en mjukvara på datorskärmen. Som bakgrund finns också det ursprungliga mikroskopfotografiet på vävnadssnittet. Med grund i denna spatiellt upplösta teknologi kan vi studera genernas uttryck inte bara på traditionellt global nivå men på nivån av enskilda celler. För cancerdiagnostiken innebär detta att patologen kan välja att studera förekomsten av sin traditionellt använda målmarkör på olika platser i vävnadssnittet, men han kan också studera samtliga andra markörer, och därtill kombinationen av deras respektive närvaro på olika platser. I det här projektet ämnar vi befästa användandet av denna metod, kallad Spatial Transcriptomics, för studier av cancer. Alla typer av tumörer och vävnader kan studeras, men vi har för projektet valt att fokusera på en applikation av metoden inom karakterisering och diagnosticering av bröstcancer. Det är vårt mål att genom digital analys av cancer möjliggöra automatiserad och objektiv identifiering av cancerceller i vävnadssnitt, vilket sedermera ska leda till bättre diagnoser och effektivare behandlingar.