空间转录组

近年来空间转录组技术出现在人们的视野中，由于这项技术不仅能够获得转录组的表达信息，同时还能对基因进行定位，因此受到研究者们的追捧。空间转录组技术到底是什么？它有什么用？应该怎么用？带着这几个问题我们一起来揭开空间转录组的神秘面纱。

一、什么是空间转录组

通过H&E染色和显微镜拍照记录下了组织切片的形态信息，对切片进行空间转录组分析后，可以清晰的获得每个基因在切片上任意位置的表达情况。因此空间转录组整合了基因表达和空间位置两种信息，实现对基因的定位。

小鼠肾脏的空间聚类和基因表达

二、空间转录组有什么用？

单细胞测序可以解决组织中细胞异质性问题，但缺少细胞或基因的空间信息，不能深入理解组织结构，因此保留空间信息十分重要。

空间转录组可以保留组织和细胞的微环境信息，如下图，淋巴细胞浸润的肿瘤和非淋巴细胞浸润的肿瘤对于治疗的反应和预后往往是不同的。空间转录组技术可以帮助我们更准确的了解疾病的病理信息；空间转录组可以消除组织分离带来的偏差。空间转录组技术无需进行组织解离，避免了在解离过程中造成的细胞损伤；空间转录组有助于异质组织中细胞类型的识别。

空间转录组可以保留组织和细胞的微环境信息

三、空间转录组是怎么实现的？

在这里介绍两种技术，一种是GeoMx® Digital Spatial Profiler，另一种是Visium Spatial Gene Expression Solution。

GeoMx® Digital Spatial Profiler

该技术基于探针杂交的原理，利用nCounter系统对基因定量，结合空间轮廓仪记录空间位置。适用于冷冻组织和FFPE组织，既可定量分析蛋白质也可定量分析RNA，对样本无损伤，有利于样本的保存。

实验流程和实验原理

Visium Spatial Gene

Expression Solution

该技术基于二代测序，利用空间位置barcode和UMI实现基因的定位和定量。

实验原理

实验流程

三、空间转录组如何应用？

整合空间转录组和单细胞转录组揭示胰腺导管腺癌的组织结构

期刊：Nature Biotechnology

影响因子：32

主要内容：单细胞转录组测序能够系统识别组织中的细胞群，但对空间组织的描述尚不充足，而空间转录组缺乏单细胞分辨率。在同一样本中同时进行空间转录组和单细胞转录组测序，可以准确描述不同组织区域的细胞组成。

取两个胰腺癌病人的原发肿瘤组织10张切片和3659个细胞。整合两个数据集后发现导管细胞，巨噬细胞，树突状细胞和癌细胞的亚群的富集具有空间特性，表达压力反应基因模块的炎症成纤维细胞和癌细胞在同一区域分布。本文绘制了胰腺癌组织的空间图谱，揭示了癌细胞与微环境的相互作用。

空间转录组结合单细胞转录组测序揭示骨髓生态位组织

期刊：Nature Cell Biology

影响因子：17.728

主要内容：骨髓是终生血液生产和骨骼再生的主要场所。然而，其细胞和空间组织仍存在争议。本文结合单细胞和空间转录组学，系统地绘制不同骨髓龛的分子、细胞和空间组成。

选取7497个细胞用于单细胞测序，通过激光切割获取了76个区域用于空间转录组测序。研究绘制了骨髓的空间图谱，结果表明，cxcl12丰富的网状细胞亚群以不同的方式定位于窦状和小动脉区域，并在局部充当细胞因子分泌细胞，建立血管周围微环境。