Die Bedeutung der räumlichen Transkriptomik
Die räumliche Transkriptomik ist eine hochmoderne Technik, die entscheidend zu unserem Verständnis der Gewebestruktur auf molekularer Ebene beitragen kann. Sie wurde zur "Nature-Methode des Jahres" 2020 gekürt, da sie im Gegensatz zu herkömmlichen Bulk- oder Single-Cell-Transkriptomanalysen Genexpressionsmuster im räumlichen Kontext des Gewebes nachweisen kann. Dieser vollkommen neue Ansatz verbessert nicht nur unser Verständnis der zellulären Heterogenität, sondern liefert auch entscheidende Einblicke in den komplizierten Aufbau von Zellen im Gewebe. Die Stärke der räumlichen Transkriptomik liegt darin, die räumliche Verteilung der Genexpression sichtbar zu machen, wodurch die spezifischen molekularen Signaturen der verschiedenen Zelltypen und ihre Interaktionen innerhalb eines Gewebes entziffert werden kann.
Die räumliche Auflösung ist von entscheidender Bedeutung für die Entschlüsselung komplexer biologischer Prozesse wie der Entwicklung, der Immunreaktion oder von allgemeinen Krankheitsverläufen, die entscheidend von der räumlichen Organisation der Zellen und von Zell-Zell-Interaktionen mitgeprägt werden. Durch die Erfassung des räumlichen Kontexts der Genexpression können Forscher ein umfassenderes Verständnis zellulärer Kommunikation und Verhaltensstrategien entwickeln. Dieses Wissen ist etwa im Kontext der Behandlung von Krebs besonders wertvoll, da die räumliche Verteilung von Tumorzellen und die Wechselwirkung mit ihrer Mikroumgebung entscheidende Faktoren für das Fortschreiten der Krankheit und eines möglichen Therapieerfolgs darstellen.
Community-organisiertes Tool-Benchmarking
Der Erfolg der räumlichen Transkriptomik hängt in hohem Maße von Verfügbarkeit und Effektivität der Datenanalysemethoden ab. Die Analyse großer Mengen an räumlichen Transkriptomdaten erfordert robuste Berechnungsmethoden, die die komplizierten räumlichen Muster der Genexpression präzise verarbeiten, interpretieren und visualisieren können. Die Zahl der computergestützten Werkzeuge zur Analyse räumlicher Transkriptomikdaten ist stark gewachsen. Entscheidend hierfür ist die Beurteilung und Weiterentwicklung dieser computergestützten Werkzeuge mit besonderem Schwerpunkt auf (von der Forschergemeinschaft vorangetriebenem) Benchmarking. Eine wesentliche Einschränkung des derzeitigen Paradigmas für das Benchmarking von Computertools besteht darin, dass sie oft schwer zu reproduzieren oder durch neue Tools und Daten zu erweitern sind. Durch organisiertes Benchmarking wird jedoch sichergestellt, dass die Tools nicht nur zuverlässig und reproduzierbar sind, sondern auch mit den sich entwickelnden Bedürfnissen der wissenschaftlichen Gemeinschaft übereinstimmen. Dieser kollaborative Ansatz erleichtert die Festlegung von Benchmarks und Standards und hilft bei der Beurteilung der Stärken und Grenzen der verschiedenen Tools.
Das SpaceHack-Projekt
Das SpaceHack-Projekt zielt darauf ab, den Status von Computertools für die räumliche Transkriptomik in einem Hackathon-Setting zu erschließen. Das Projekt findet im Rahmen des BioHackathon Germany statt und hatte bisher über 100 persönliche und virtuelle Teilnehmer in den Jahren 2022 und 2023.
Im Jahr 2023 lag der Schwerpunkt von SpaceHack auf der Erstellung computergestützter Tools zur Identifizierung von Gewebedomänen und -nischen, der Anwendung dieser Tools auf durch verschiedene Technologien erstellte Referenzdatensätze (z. B. Visum, Xenium, Slide-seq, MERFISH) und Gewebe (z. B. Gehirn, Herz, Leber), sowie der quantitativen Bewertung der Performance dieser Tools.
