Tissue-based high-dimensional landscaping in inflammation, repair and transformation

Con la “Single Cell Biology”1 una nuova era è iniziata e con essa il nostro modo di di capire i processi biologici è stato rivoluzionato. In breve si tratta di misurare la stessa caratteristica in ogni singola cellula di un campione, non semplicemente estrarre il dato come una media fra tutte. Questa rivoluzione aggiunge un nuovo livello di risoluzione a quello che possiamo “vedere” e ci permette di comprendere meglio la complessità di un campione composto da diverse entità: le cellule. Caratterizzare singolarmente le cellule ci permette di approfondire la nostra conoscenza rispetto a fenotipo, sviluppo e network. Tutto questo è possibile grazie allo sviluppo di nuove tecnologie: le “single cell-omic technologies". Tra tutte queste novità la proteomica spaziale rappresenta un piccolo ma cruciale settore per diverse ragioni: la risoluzione a singola cellula è associata alla localizzazione spaziale, si misura la presenza di proteine e non RNA (quindi segnali dopo le modifiche trascrizionali), vengono analizzate tutte le cellule senza perderne determinati tipi come spesso succede nella disgregazione dei tessuti o in altre tecnologie a singola cellula, infine consente studi retrospettivi utilizzando campioni Fissati in Formalina e Inclusi in Paraffina (FFPE) ed è facilmente integrabile con altre tecnologie “-omiche”. Nel 2017 abbiamo sviluppato e pubblicato un lavoro metodologico chiamato Multiple Iterative Labeling by Antibody Neodeposition (MILAN technology) “che consiste nella colorazione multipla dello stesso campione di tessuto con diversi anticorpi..” 2 La tesi di dottorato si sviluppa in questo scenario. In pratica concerne l’analisi, con la tecnologia MILAN, di tessuti umani e murini, sani e patologici, a risoluzione cellulare, per classificare, quantificare e localizzare in situ le diverse popolazioni cellulari e per identificarne le specifiche interazioni e caratteristiche. Raccoglie gli articoli significativi di questi 3 anni di ricerca che hanno segu
The field of Single Cell biology 1 has revolutionized the way we understand biological processes and a new era is started. In a few words it can be explained as the detection of the same traits in every single cell inasample,notjustasthemeanvalueofthebulk.Thisrevolutionhasaddeda new level of resolution to what we can “see” and makes us better understand the complexity of a sample made of different entities: cells. Characterization of single cells has increased our understanding of cell phenotypes, the dynamics and trajectory of their development, and their network. All of this has been possible thanks to the fast development of a large group of technologies: “single-cell multi omic technologies”. Among all of these novelties high-plex spatial proteomic represents a small but crucial niche for many reasons: it has a single cell resolution associated with spatial localization, it evaluates the presence of protein and not RNA signal (bypassing post transcriptional modification), it analyses whole cells without losing any types of them as often happens in tissue disaggregation or other single cell technologies, it allows retrospective study on Formalin Fixed Paraffin Embedded (FFPE) sample collection, easily integrable with other -omic technologies. In 2017 we developed a method called Multiple Iterative Labeling by Antibody Neodeposition (MILAN technology) “Which implies multiple stainings of a tissue section with multiple antibodies..” 2 Within this scenario my PhD thesis develops. Briefly it concerns the analysis, with MILAN technology, of human or mouse, healthy or pathologic tissues, at single cell level in order to classify cell populations, quantify and localize them in situ and recognize their specific interaction and characteristics. It’s a selection of results of these 3 last years of research after the publication of the MILAN technology method. The first part is related to the application of MILAN methods to different types of tissue. This has allowed us to