GeoMx和CosMx多维度空间技术实现在组织原位评估药物效应及作用机制

CIVO瘤内微剂量给药及追踪：

• CIVO是一种研究工具，由手持式一次性无菌注射器穿透实体瘤，同时将亚治疗微剂量的抗癌药物和CIVO GLO荧光跟踪微球注入肿瘤的离散区域，用于标记药物微剂量注射部位和快速评估患者肿瘤内的肿瘤药物或药物组合。

多维度空间生物学方法：

• GeoMx^® DSP主要针对空间定义的不同组织区域进行全转录组（~2,0000种RNA）或蛋白组（~150种蛋白）的表达谱分析。

• CosMx™ SMI能够实现在单细胞水平在组织原位对1000种RNA和64种蛋白质进行表达检测。

• 这两种方法都能够应用于FFPE组织切片，并提供稳定可靠的表现。

实验设计：

研究人员利用肿瘤内微剂量注射药物追踪装置（CIVO），结合空间背景下的全转录组分析和单细胞分辨率的分子信息，在12名头颈癌（HNC）患者中探索了 SUMO 活化酶（SAE）抑制剂 — TAK-981（Subasumstat）的作用。这些患者在进行肿瘤切除手术前的1-4天接受肿瘤内注射TAK-981和药物对照，在特定空间位置形成局部且分级的药物暴露区（直径∼1,000-2,000 μm）。利用GeoMx^® DSP空间全转录组技术在空间定义的感兴趣区域对药物暴露区（n=214）和未暴露区（n=140）进行全面比较，其中一部分综合利用了CosMx™ SMI单细胞空间原位分析成像技术进行单细胞分辨率的特征评估。

结合CIVO技术和多维度的空间生物学分析技术，可以提供早期和精确的见解，用于判断研究药物是否引发其预期的药效学机制、启动肿瘤细胞自主反应，或改变肿瘤微环境的组成和活动状态。

图 3：CosMx 单细胞空间原位分子成像技术可识别出对CIVO显微注射到肿瘤中的Subasumstat有反应细胞。(a): 用 DAPI、panCK 和 MIL113 染色的患者 7 的 FFPE 肿瘤切片。(b)：差异表达基因用于识别 不同的细胞类型。(c)：16 种细胞类型的 UMAP聚类。(d)：细胞空间图谱示例。(e)：相邻切片的 IHC 染色结果，显示了免疫细胞（CD45）、巨噬细胞（CD68）、上皮细胞（PanCK）和成纤维细胞（FAP）的分布。

这项研究解决了早期癌症药物开发中一个长期存在的难题：缺乏可用的平台来对肿瘤中的药物活性及机制获取真实、全面、可靠的认识。该研究利用 CIVO 技术作为给药平台，并利用具有超多靶标检测能力的空间生物学技术，提供了组织空间背景下的转录组和单细胞群体特征和证据，在肿瘤组织原位以单细胞分辨率显示了剂量反应的分子效应，并阐述了一种正在积极进行临床开发的新型抗肿瘤药物在肿瘤微环境中的局部药效学，即SUMO化通过1型干扰素信号通路启动先天免疫应答，并伴随药物对多种细胞类型（巨噬细胞、细胞毒性T细胞和肿瘤细胞）的影响，在完整的原生肿瘤微环境中发挥作用。

该研究也证明了，利用空间多组学技术可以在临床开发的早期阶段，而且是在药物开发所针对的真实患者群体和最具转化意义的组织环境 — 人体肿瘤组织原位对药物的作用机制进行直接的、精确的评估。

CosMx™ SMI能够对组织切片中超过1000种RNA（明年上半年将全球提供6000种RNA检测方案）和64种蛋白质分子进行单细胞和亚细胞水平的超高分辨率成像，其前所未有的分辨率可帮助研究人员实现精准透彻的生物学解析。该平台结合了超高分辨率成像技术和多靶标检测能力，能够针对多种样本类型（如新鲜冷冻（FF）、福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）等）在单细胞和亚细胞分辨率上实现基因和蛋白质在细胞原位精细的可视化展示和精准的定量分析。

NanoString致力于为任何规模、任何阶段的多领域研究提供全面的空间生物学解决方案。GeoMx^® DSP是空间全转录组领域的领先平台，主要针对由多细胞组成的功能单元、细胞亚群和特定组织结构等进行空间原位的全转录组或蛋白的表达谱分析。而CosMx™ SMI则着重在空间检测分辨率方面进行了突破性提升，可以实现对组织切片中上约1000种RNA和64种蛋白质在单细胞和亚细胞水平的原位表达进行检测。GeoMx^® DSP和CosMx™ SMI共同为空间生物学的新发现和新突破，提供着前所未有的先进科技力量。