Article Dans Une Revue Nature Année : 2025

Pathology-oriented multiplexing enables integrative disease mapping

Malte Kuehl
Yusuke Okabayashi
Milagros Wong
Lukas Gernhold
  • Fonction : Auteur
Gabriele Gut
Maria Schwerk
Frank Ma
  • Fonction : Auteur
Jovan Tanevski
Philipp Schäfer
Sam Mezher
  • Fonction : Auteur
Jacobo Sarabia del Castillo
Thiago Goldbeck-Strieder
  • Fonction : Auteur
Olga Zolotareva
Michael Hartung
Fernando Delgado Chaves
  • Fonction : Auteur
Lukas Klinkert
  • Fonction : Auteur
Ann-Christin Gnirck
  • Fonction : Auteur
Marc Spehr
David Fleck
Mehdi Joodaki
  • Fonction : Auteur
Victor Parra
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Mina Shaigan
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Martin Diebold
Marco Prinz
Jennifer Kranz
  • Fonction : Auteur
Johan Kux
Fabian Braun
  • Fonction : Auteur
Oliver Kretz
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Hui Wu
  • Fonction : Auteur
Florian Grahammer
Sven Heins
Marina Zimmermann
Fabian Haas
Dominik Kylies
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Nicola Wanner
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Jan Czogalla
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Bernhard Dumoulin
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Nikolay Zolotarev
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Maja Lindenmeyer
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Pall Karlson
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Jens Nyengaard
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Marcial Sebode
  • Fonction : Auteur
Sören Weidemann
  • Fonction : Auteur
Thorsten Wiech
Hermann-Josef Groene
  • Fonction : Auteur
Nicola Tomas
Catherine Meyer-Schwesinger
Christoph Kuppe
Rafael Kramann
  • Fonction : Auteur
Alexandre Karras
Diego Pastene
  • Fonction : Auteur
Benito Yard
  • Fonction : Auteur
Jennifer Schaub
  • Fonction : Auteur
Phillip Mccown
Laura Pyle
  • Fonction : Auteur
Ye Ji Choi
  • Fonction : Auteur
Takashi Yokoo
  • Fonction : Auteur
Jan Baumbach
Pablo Sáez
Ivan Costa
Jan-Eric Turner
Jeffrey Hodgin
  • Fonction : Auteur
Julio Saez-Rodriguez
  • Fonction : Auteur
Tobias Huber
Petter Bjornstad
  • Fonction : co dernier-auteur
Matthias Kretzler
David Nikolic-Paterson
  • Fonction : co dernier-auteur
Lucas Pelkmans
  • Fonction : co dernier-auteur
Stefan Bonn
Victor Puelles

Résumé

The expression and location of proteins in tissues represent key determinants of health and disease. Although recent advances in multiplexed imaging have expanded the number of spatially accessible proteins 1–3 , the integration of biological layers (that is, cell structure, subcellular domains and signalling activity) remains challenging. This is due to limitations in the compositions of antibody panels and image resolution, which together restrict the scope of image analysis. Here we present pathology-oriented multiplexing (PathoPlex), a scalable, quality-controlled and interpretable framework. It combines highly multiplexed imaging at subcellular resolution with a software package to extract and interpret protein co-expression patterns (clusters) across biological layers. PathoPlex was optimized to map more than 140 commercial antibodies at 80 nm per pixel across 95 iterative imaging cycles and provides pragmatic solutions to enable the simultaneous processing of at least 40 archival biopsy specimens. In a proof-of-concept experiment, we identified epithelial JUN activity as a key switch in immune-mediated kidney disease, thereby demonstrating that clusters can capture relevant pathological features. PathoPlex was then used to analyse human diabetic kidney disease. The framework linked patient-level clusters to organ disfunction and identified disease traits with therapeutic potential (that is, calcium-mediated tubular stress). Finally, PathoPlex was used to reveal renal stress-related clusters in individuals with type 2 diabetes without histological kidney disease. Moreover, tissue-based readouts were generated to assess responses to inhibitors of the glucose cotransporter SGLT2. In summary, PathoPlex paves the way towards democratizing multiplexed imaging and establishing integrative image analysis tools in complex tissues to support the development of next-generation pathology atlases.

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Citer

Malte Kuehl, Yusuke Okabayashi, Milagros Wong, Lukas Gernhold, Gabriele Gut, et al.. Pathology-oriented multiplexing enables integrative disease mapping. Nature, 2025, 644 (8076), pp.516-526. ⟨10.1038/s41586-025-09225-2⟩. ⟨hal-05296617⟩

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