Development of Hydrogel Microwell Array for Spatial Transcriptomics
공간적 전사체학 분석을 위한 하이드로젤 마이크로웰 어레이 개발
- 주제(키워드) Spatial Transcriptomics , Hydrogel , Microfluidics
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 천홍구
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 대학원 바이오의공학과
- 원문페이지 45 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000280225
- UCI I804:11009-000000280225
- DOI 10.23186/korea.000000280225.11009.0000384
- 본문언어 영어
초록/요약
Spatial transcriptomics, analyzing differences in gene expression without losing spatial information, is invaluable for dissecting cellular heterogeneity. This capability is for diagnostics and biological research, offering insights into cellular diversity based on mRNA expression levels. Our developed Hydrogel microwell array features wells with a diameter of 90 μm and a depth of 30 μm, immobilizing hydrogel with DNA barcodes, estimated at around 5 fmol—approximately a thousandfold higher than other commercially available platforms. Notably, its cost-effectiveness stems from its minimal requirements, needing only PDMS channels and hydrogel materials, without the necessity for expensive equipment. This innovation holds several advantages, offering a large quantity of barcode DNA, affordability, and a simple setup. Our development has various potential applications, including disease diagnostics, cancer research for understanding tumor heterogeneity, embryology to explore tissue organization, and neuroscience for mapping neuronal diversity offering a comprehensive view of gene expression within spatial contexts.
more초록/요약
전사체 분석은 Bulk RNA-seq 에서 단세포RNA-seq을 거쳐 조직을 해체하지 않고 세포 위치별로 유전자 발현 수준의 차이를 분석하는 공간적-전사체학으로 발전했다. 이는 이미징 및 시퀀싱 방법 두 가지 범주로 나뉜다. 하지만 상용화된 플랫폼들은 비용이 많이 들며, 특히 이미징 방법은 알려진 서열을 가진 유전자만을 감지할 수 있어 새로운 전사체를 발견하기 어렵다. 시퀀싱 방법은 새로운 전사체 발견이 가능하나 바코드 DNA가 표면에 부착된 기판을 사용하기에 낮은 mRNA 캡처 효율을 갖는다. 본 연구는 한 스폿에서 mRNA를 캡쳐할 수 있는 바코드 DNA의 양을 증가시키기 위해 하이드로젤을 이용하여 이러한 한계극복을 도모했다. 기판은 유리로 만들어지며, 지름이 90 μm, 깊이 30 μm인 웰 100개를 갖고있다. 이들은 바코드 DNA를 고정할 수 있는 하이드로젤로 채워져있다. 더불어 바코드 DNA는 3차원 구조에 결합되어 있어 표면보다 더 높은 효율로 DNA를 포함한다. 본 플랫폼은 질병 진단, 종양 이질성 연구, 발생생물학, 뇌과학 등 다양한 분야에서 활용 가능할 것이다.
more목차
ABSTRACT i
국문 초록 ii
TABLE OF CONTENTS iii
1. INTRODUCTION 1
2. MATERIALS AND METHODS 5
2.1 Hardware Fabrication (PDMS Channel, Hydrogel Microwell Glass Chip, Aluminum and Acrylic Clamp) 5
2.2 Hydrogel Polymerization 6
2.3 Barcode DNA Ligation 7
2.4 mRNA Capture 13
3. RESULTS 16
3.1 Hardware Fabrication (PDMS Channel, Hydrogel Microwell Glass Chip, Aluminum and Acrylic Clamp) 16
3.2. Hydrogel Polymerization 18
3.3. Barcode DNA Ligation 23
3.4. mRNA Capture and Barcode Sorting 26
4. CONCLUSION 32
5. REFERENCE 33
6. 감사의 말 35
