La multiomique spatiale alimente la prévision des pathologies

La multiomique spatiale, encore en phase de découverte, peut signifier différentes choses pour différentes personnes. Il désigne généralement la visualisation de données transcriptomiques et protéomiques dans le contexte de l'architecture tissulaire, soit directement sur la même coupe, soit sur des coupes en série intégrées informatiquement.

La multiomique spatiale pourrait éventuellement se développer pour englober les lipides, les glycanes, les métabolites, les marqueurs épigénétiques et les tampons post-traductionnels transitoires sur les protéines. « Chaque nouvelle technologie en médecine évolue depuis la découverte, en passant par la traduction, jusqu'au diagnostic », déclare Joachim Schmid, PhD, vice-président, R&D informatique spatiale et IA, NanoString Technologies.

Pourtant, même dans son incarnation actuelle, la multiomique spatiale est utilisée dans les laboratoires de recherche en pathologie pour établir des méthodes précises d’identification et de classification des maladies, ainsi que pour déterminer la spécificité et l’efficacité des médicaments. Selon Jonathan Sweedler, PhD, titulaire de la chaire de chimie de la famille James R. Eiszner à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, « Pour certaines classes de molécules, la multiomique spatiale peut déjà obtenir des distributions chimiques de qualité dans les tissus et les tumeurs. L’imagerie par spectrométrie de masse et la spectroscopie vibrationnelle fournissent des informations moléculaires liées à la santé des tissus.

L’immunothérapie a rendu nécessaire des analyses moléculaires méticuleuses et reproductibles pour la classification granulaire des maladies qui permettent d’adapter les patients aux thérapies optimales.

« Les choses se compliquent pour le pathologiste. Autrefois, c'était simple : regardez quelques diapositives H&E et IHC, transmettez-les au laboratoire moléculaire – mais maintenant nous voulons connaître la relation entre les microenvironnements tumoraux (TME) et les cellules tumorales. C'est là qu'intervient le spatial », explique Kenneth Bloom, MD, responsable de la pathologie chez Nucleai. "Nous devons identifier en même temps les types de cellules dans le TME et comprendre leurs relations, car parfois les cellules ne fonctionnent que d'une certaine manière lorsqu'elles sont adjacentes à d'autres cellules."

Elizabeth Neumann, PhD, professeure adjointe de chimie à l'Université de Californie à Davis, déclare : « Les maladies que nous pensions autrefois homogènes peuvent être classées en sous-types à mesure que nous obtenons davantage de données multiomiques spatiales. »

Lors de Pathology Visions 2022 (une conférence qui s'est tenue en octobre dernier à Las Vegas, Nevada), Schmid a ressenti un enthousiasme suscité par la visualisation de molécules uniques dans des contextes spatiaux. La pathologie numérique numérise des échantillons entiers sur des lames de verre grâce à l'imagerie de la lame entière et utilise la microscopie virtuelle et des méthodes informatiques pour découvrir des informations cliniques. "C'était la première fois que la conférence affichait complet", note Schmid. « Les leaders d’opinion parlent de se lancer dans le domaine de la biologie spatiale. Personne ne sait encore comment cela se traduira dans le travail quotidien, mais la multiomique spatiale génère de nombreuses informations numériques adaptées au domaine.

Les pathologistes se sont historiquement appuyés sur les tissus fixés au formol et inclus en paraffine (FFPE). La technologie spatiale est en cours de développement pour le FFPE, ainsi que pour les tissus fraîchement congelés. Néanmoins, la refonte des technologies existantes pour des flux de travail complexes nécessite de solides avantages.

"Si vous regardez un tissu au microscope avec vos yeux, la quantité d'informations que vous obtenez est limitée", remarque Sweedler. « Les pathologistes ont fait preuve d’innovation dans la coloration des tissus afin que les molécules d’intérêt soient visibles pour déduire des états pathologiques. Ceux-là fonctionnent. La question est de savoir s’il est possible d’obtenir des informations plus granulaires grâce à la multiomique spatiale.

Le bénéfice pour les patients est le moteur ultime de la mise en œuvre de nouvelles technologies. L’utilisation de la multiomique spatiale offre des avantages distincts pour la stratification des patients, non seulement dans l’acquisition de plus d’informations pour valider les résultats préliminaires, mais également dans l’acquisition d’informations auxquelles il n’était pas possible d’accéder auparavant.

« Vous pouvez utiliser une combinaison de protéines comme signature [de la maladie], mais dans de nombreux cas, pour comprendre le mécanisme du traitement ou la progression de la maladie, il peut être avantageux de disposer d'une protéine de surface cellulaire associée à des cytokines et des chimiokines qui peuvent être bien meilleures. mesuré par l'ARN », déclare Julia Kennedy-Darling, PhD, vice-présidente de l'innovation, Akoya Biosciences.