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# Biologie # Bioinformatique

Un nouvel outil pour analyser l'activité des gènes dans les tissus

NoButter aide à améliorer la qualité des données de transcriptomique spatiale pour une meilleure analyse des tissus.

Béibhinn O’Hora, Roman Laddach, Rosamond Nuamah, Elena Alberts, Isobelle Wall, Joseph Bell, David A Johnston, Sonya James, Jeanette Norman, Mark G. Jones, Ciro Chiappini, Anita Grigoriadis, Jelmar Quist

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La Transcriptomique spatiale, c’est une façon stylée de voir comment les gènes s’activent dans différentes parties d’un tissu. Imagine que c’est comme lire un livre où chaque page est en fait un morceau de tissu. Chaque mot sur la page, c’est un gène, et maintenant on peut voir où chaque gène est actif dans ce tissu. C’est super important parce que savoir où ces gènes "parlent" peut nous aider à comprendre comment les Tissus sont construits et comment ils fonctionnent.

La Technologie Derrière Ça

Il y a plusieurs nouveaux outils pour faire ce genre de travail, et on peut les diviser en deux grandes catégories : les technologies basées sur le séquençage et celles basées sur l’Imagerie. Le séquençage observe l’activité des gènes de manière plus générale, tandis que l’imagerie nous donne un aperçu plus détaillé, comme utiliser une caméra pour zoomer sur des parties spécifiques d’une page. Cependant, avec toutes ces nouvelles technologies, on est encore en train de comprendre comment vérifier si les données qu’on obtient sont de bonne qualité.

Quel Est L'Intérêt De L'Imagerie ?

En utilisant des techniques d'imagerie comme le CosMx Spatial Molecular Imager ou Xenium, la position exacte de l'activité de chaque gène est super importante. Si on ne sait pas où se trouve un gène, c’est galère de dire à quelle cellule il appartient, et ça peut fausser nos résultats. En ce moment, les scientifiques utilisent souvent des vérifications de qualité qui ont été créées pour le séquençage d’ARN classique. Mais ils ont vraiment besoin de contrôles spéciaux juste pour ces nouvelles méthodes d’imagerie.

Détection Des Transcrits Et Défis

Avec l’imagerie, on capture des images à différents niveaux, un peu comme prendre des tranches de pain dans une miche. Ces tranches montrent comment les gènes se comportent dans ce monde de tissus. Avec le CosMx SMI, ces tranches sont prises très proches les unes des autres, ce qui nous permet de voir de petits changements dans l'activité des gènes.

Mais il y a un hic. Les gènes peuvent parfois bouger un peu trop de l'endroit où ils devraient être dans le tissu. Normalement, si les gènes sont répartis de manière uniforme, on s'attend à voir un nombre équilibré de signaux de gènes dans chaque tranche. Mais ce n’est pas toujours ce qui se passe. Par exemple, dans des tests sur des ganglions lymphatiques, on a trouvé plus de signaux de gènes dans les tranches du haut par rapport à celles du bas. Pendant ce temps, dans les tissus pulmonaires et certains échantillons de cancer du sein, c'était l’inverse. Ça suggère que les gènes jouent un peu à cache-cache - pas là où on s’attend à les trouver !

En plus de ça, quand on a regardé les tranches près de la lame de verre où le tissu est posé, on a remarqué que plus de gènes apparaissaient en dehors des cellules auxquelles ils appartiennent. C'est un souci pour l'analyse des données car ça peut introduire beaucoup de bruit. Ce bruit, c'est comme une foule qui discute et rend difficile d'entendre les messages importants.

Présentation De NoButter

Pour gérer le chaos causé par les gènes errants, on a créé quelque chose appelé NoButter. C’est un outil pour les chercheurs qui les aide à gérer le désordre des données. Imagine ça comme un outil spécial de nettoyage qui aide à trier les signaux dans les données. NoButter aide à visualiser comment ces signaux de gènes sont répartis dans les tranches et peut éliminer les signaux qui sont au mauvais endroit. Il crée aussi des fichiers prêts pour une analyse plus poussée des données.

Comment NoButter Fonctionne

Alors, comment NoButter nettoie-t-il ces données ? D’abord, les chercheurs prennent les données brutes des outils d'imagerie. Ces données contiennent toutes les infos sur où chaque signal de gène se trouve. NoButter a plusieurs fonctions qui aident à examiner de près les données pour vérifier combien de signaux de gènes sont en dehors des cellules auxquelles ils devraient appartenir. Comme trouver ces signaux mal placés peut être délicat, surtout dans des zones avec beaucoup de cellules, on suggère de regarder les tranches sur les bords du tissu. Ces tranches offrent souvent une image plus claire.

Une fois que NoButter identifie les signaux en désordre, il aide les chercheurs à les filtrer, créant un nouvel ensemble de données plus propre. Le package organise aussi les fichiers de données pour les rendre faciles à manipuler pour une analyse ultérieure. C'est comme ranger ta chambre en désordre pour pouvoir retrouver tes affaires plus tard.

Test en Conditions Réelles de NoButter

Pour voir à quel point NoButter fonctionne bien, on l'a testé avec des données de divers échantillons, y compris des ganglions lymphatiques et des tissus pulmonaires. Après avoir préparé les lames selon certaines directives, on a analysé les données et trouvé un nombre énorme de signaux de gènes. Dans un cas, on avait plus de 19 millions de signaux dans des ganglions lymphatiques, mais un petit pourcentage était au bon endroit. Un schéma similaire a été observé dans des échantillons pulmonaires et de cancer du sein.

En creusant un peu plus, on a découvert qu'une grosse partie des signaux de gènes se trouvait dans les tranches les plus proches de la lame de verre, où le tissu commençait à perdre sa forme. Ça rend plus difficile de dire quels signaux de gènes appartiennent où. En appliquant NoButter, on a réussi à nettoyer un nombre significatif de signaux mal placés dans chaque échantillon. On est donc arrivés avec un nouvel ensemble de signaux de gènes de haute qualité, prêt pour une analyse approfondie.

En Résumé

NoButter fournit une boîte à outils pratique pour les scientifiques afin de détecter, corriger et améliorer la qualité des données provenant de la transcriptomique spatiale. En éliminant les signaux de gènes mal placés, on peut améliorer la qualité globale de nos découvertes. Cela aide les chercheurs à comprendre comment les tissus fonctionnent et peut conduire à de meilleures connaissances sur la santé et la maladie.

Le meilleur dans tout ça, c’est que NoButter est disponible pour tout le monde ! Les chercheurs peuvent facilement y accéder, avec des données d'exemple et un tutoriel complet sur comment l'utiliser. Alors qu'on continue de développer NoButter, on vise à le rendre compatible avec encore plus de techniques d'imagerie à l'avenir.

Voilà, c'est tout ! Le monde fou de la transcriptomique spatiale rendu un peu plus simple, avec un outil génial pour aider à remettre de l’ordre en cours de route. La prochaine fois que tu penses aux rouages intérieurs des tissus, souviens-toi que sous la surface, il y a toute une conversation génétique qui se passe, et maintenant on a un moyen d’y voir plus clair !

Source originale

Titre: NoButter: An R package for reducing transcript dis-persion in CosMx Spatial Molecular Imaging Data

Résumé: MotivationAdvances in spatial transcriptomics technologies at single-cell resolution have high-lighted the need for innovative quality assessment approaches and improved analytical tools. Imaging-based spatial transcriptomics technologies, such as the CosMx Spatial Molecular Imager (SMI), provide the location and abundance of transcripts through multifocal imaging. Optical sections (or Z-slices) form a Z-stack that represents the tissue depth. Transcript dispersion can be observed across these Z-slice and introduce considerable levels of technical noise to the data that can negatively impact downstream analysis. Package FunctionalityNoButter is an R package designed to evaluate transcript dispersion in CosMx SMI spatial transcriptomics data. Using the raw data, the transcript distribution is assessed for each Z-slice of a Z-stack across multiple fields of views (FOVs). To systematically identify transcript dispersion, the percentage of transcripts located outside cell boundaries is calculated. Z-slices exhibiting high levels of transcript dispersion can be excluded, while high-confidence transcripts are preserved. Usage ScenarioTo demonstrate the functionalities of NoButter, spatial transcriptomics data was generated using the CosMx SMI for lymph node tissue, a lung sample, and two triple-negative breast cancers (TNBCs). Use cases illustrate substantial transcript dispersion in optical planes closer to the glass slide. In these Z-slices, on average, an additional 10% of the transcripts were discarded using NoButter. Cleaning such Z-slices with high dispersion rates reduces technical noise and improves the overall quality of the spatial transcriptomics data. AvailabilityThe package can be accessed at https://github.com/cancerbioinformatics/NoButter.

Auteurs: Béibhinn O’Hora, Roman Laddach, Rosamond Nuamah, Elena Alberts, Isobelle Wall, Joseph Bell, David A Johnston, Sonya James, Jeanette Norman, Mark G. Jones, Ciro Chiappini, Anita Grigoriadis, Jelmar Quist

Dernière mise à jour: 2024-11-28 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.25.625243

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.25.625243.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

Merci à biorxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.

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