Spatialproteomics: Neue Software erleichtert die Analyse komplexer Gewebebilder

Die Analyse von komplexen Bilddaten, die mittels multiparametrischer Bildgebung generiert wurden, soll durch „spatialproteomics“ vereinfacht und reproduzierbar gemacht werden. Die neue Software bündelt Arbeitsschritte und begleitet die Analyse.

Dank moderner Bildgebungsverfahren ist es inzwischen möglich, mit nur einer Gewebeprobe zu ermitteln, welche Zellen im Gewebe vorhanden sind und wie diese organisiert sind. Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), des Universitätsklinikums Düsseldorf (UKD) und des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) hat nun eine Software entwickelt, die bei der Analyse dieser Ergebnisse künftig unterstützen soll. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in der Fachzeitschrift „Nature Methods“.

Multiparametrische Bildgebung liefert komplexe Bilddaten

Moderne Mikroskopiemethoden ermöglichen es, durch die multiparametrische Bildgebung, eine Art Landkarte von Gewebeproben zu erstellen. Dabei betrachten Wissenschaftler mehrere Aspekte, wie zum Beispiel die Häufigkeit oder räumliche Verteilung unterschiedlicher Zelltypen. Gerade für die Krebsforschung ist dies besonders relevant, da Krebszellen in engem Austausch mit Immunzellen, Blutgefäßen und Bindegewebszellen stehen. Die räumliche Anordnung dieser Zellen kann beeinflussen, wie eine Erkrankung verläuft und wie gut eine Therapie wirkt.

Im Unterschied zu klassischen Untersuchungen, bei denen meist nur wenige Merkmale gleichzeitig betrachtet werden, ermöglicht die multiparametrische Bildgebung die detaillierte Charakterisierung vieler Tausend bis Millionen einzelner Zellen. Doch die Auswertung dieser Aufnahmen ist komplex: Die verschiedenen Zelltypen müssen identifiziert, gemessen und gezählt werden. Erst dann kann untersucht werden, welche Zellen Auffälligkeiten zeigen.

Arbeitsschritte bündeln und Analyse begleiten

Bisher waren hierfür mehrere Programme und aufwendig angepasste Analyseschritte notwendig. Durch die neue Software „spatialproteomics“, die die Forschenden rund um Erstautor Matthias Meyer-Bender (EMBL) entwickelt haben, soll dieses Verfahren künftig deutlich vereinfacht werden. Sie ermöglicht es, die verschiedenen Arbeitsschritte zu bündeln und begleitet die Analyse der ursprünglichen Mikroskopiebilder.

In der Veröffentlichung demonstrierten Meyer-Bender und Kolleg:innen die Arbeitsweise der Software am Beispiel von B-Zell Non-Hodgkin-Lymphomen. Durch die Verwendung der Software war es möglich, die Verteilung unterschiedlicher Zelltypen innerhalb einer Biopsie zu analysieren. So konnte spatialproteomics bei der Unterscheidung zwischen gut- und bösartigen Lymphomen unterstützen.

„Einfach zugängliche Analyseprogramme sind eine wichtige Voraussetzung dafür, dass neue Bildgebungstechnologien breit eingesetzt werden können. Sie reduzieren technische Einstiegshürden, verbessern die Vergleichbarkeit von Untersuchungen und erleichtern es, komplexe Daten reproduzierbar auszuwerten“, erläutert Meyer-Bender. Co-Korrespondenzautor Dr. Peter-Martin Bruch ergänzt: „Damit kann spatialproteomics nicht nur die Lymphomforschung unterstützen, sondern grundsätzlich für die Untersuchung unterschiedlicher Tumorerkrankungen, entzündlicher Prozesse und anderer komplexer Gewebe eingesetzt werden.“

Die Software ist frei verfügbar, um so möglichst viele Forschungsprojekte unterstützen zu können. Neben der HHU, dem UKD und dem EMBL waren außerdem die Universität Heidelberg und das Center für integrierte Onkologie (CIO) Aachen, Bonn, Köln, Düsseldorf beteiligt.