Spatial Transcriptomics across kingdoms
Tid: To 2025-03-27 kl 13.30
Plats: Air&Fire, Tomtebodavägen 23B, Solna
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/65605519312
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Sami Saarenpää , Genteknologi, Science for Life Laboratory, SciLifeLab
Opponent: professor Matias Kirst,
Handledare: Universitetslektor Stefania Giacomello, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Genteknologi; Professor Joakim Lundeberg, Science for Life Laboratory, SciLifeLab, Genteknologi
QC 2025-02-27
Abstract
Hur organismer utvecklas och fungerar beror på komplexa interaktioner mellan cellulär heterogenitet och genuttryck. Hos flercelliga organismer så differentieras specialiserade celltyper från en gemensam ursprungscell. Genom att svara på genetiska regleringsprogram och signaler från den omgivande miljön så bildar dessa celler vävnader och organ. Samtidigt uppvisar encelliga organismer en anmärkningsvärd funktionell mångfald, då enskilda celler kan anpassa sig till dynamiska miljöer genom reglerade genuttrycksprogram. Nya framsteg inom spatialt upplöst transkriptomik, i synnerhet Spatial Transcriptomics (ST)-teknologin, har lett till avgörande insikter i dessa processer genom att kartlägga genuttrycksmönster och regulatoriska nätverk i både encelliga och flercelliga system.
I denna avhandling används ST-teknologin för att introducera metodologiska framsteg för studier av genuttrycksmönster i olika biologiska riken, med särskilt fokus på utvecklingsbiologi hos växter, mikrobiell mångfald och värd-mikrobinteraktioner.
I Artikel A presenterar vi en automatiserad metod för beredning av ST-bibliotek, vilket förbättrar effektiviteten och reproducerbarheten i kartläggningen av spatialt genuttryck. Det ökar skalbarhet och robusthet för storskaliga studier med ST och underlättar analysen av vävnadsorganisation i snittprover.
För Artikel B skapade vi en omfattande spatiotemporal genuttrycksatlas för primordier av skott hos Picea abies där analys av morfologi och genuttryck kombinerats. Genom atlaskartläggningen avslöjade vi genuttrycksmönster för tidigare okända gener och tillhandahöll initiala annoteringar för flera viktiga utvecklingsgener, där tidigare annoteringar huvudsakligen baserades på data från andra arter. Sammanfattningsvis förbättrar denna studie vår förståelse av de molekylära mekanismer som styr barrträds reproduktiva utveckling.
I Artikel C introducerade vi en multimodal ST-metod som fångar både värdorganismens transkriptom och den omgivande mikrobiella abundansen samtidigt. Genom att applicera denna metod på blad från Arabidopsis thaliana identifierade vi distinkta mikrobiella hotspots och undersökte deras rumsliga interaktioner med värden. Detta gav insikter i den komplexa dynamik som utgör värdmikrobiomrelationer.
Vi tillämpade ST-teknologi på olika planktonarter i Artikel D, där vi parallelt producerade bild- och transkriptomikdata. Resultaten ger nya perspektiv på dessa mikroorganismers cellulära mångfald och ekologiska roller, och belyser potentialen hos array-baserade metoder för studier av mikrobiella samhällen.
Sammanfattningsvis bidrar dessa studier till framsteg inom spatialt upplöst transkriptomik och besvarar frågor om genreglering i både encelliga och flercelliga organismer. De utökar därmed vår förståelse av de koordinerade genuttrycksmönster som ligger till grund för livet. Slutligen utgör de också en resurs för att tillämpa hållbarhetsmål för att förbättra jordbrukets resiliens, skogsbruk och sjukdomsrisker.