空间转录组实验篇 | 临床组织样本制备过程中哪些因素会影响空间转录组测序质量？

空间转录组组织样本制备的临床挑战

空间转录组学被认为是时空分子图像的重要组成部分，可以将分子信息与临床图像联系起来。高质量的人类样本制备和处理将确保从临床空间转录组生成准确可靠的信息。

近日，来自复旦大学附属中山医院、深圳华大生命科学研究院等单位的科研团队在《Clinical and Translational Medicine》发表最新研究成果，旨在确定空间转录组测序之前可能影响肺癌、癌旁组织或正常组织空间转录组质量、切片病理图像和RNA完整性的潜在因素。

研究思路

此项研究纳入了57对肺癌、癌旁组织或正常组织的125个样本，其中发现研究采集了33对组织的77个样本，验证研究采集了24对组织的48个样本。采用Stereo-seq技术进行空间转录组测序。研究团队从临床方面对可能的影响因素进行了分类，包括患者选择、病理定义、手术类型、样本采集、临时保存条件和溶液、冷冻方法、运输和储存条件和时间。并重点研究了组织学评分（histological scores）和RNA完整值(RIN)与唯一分子标识符(UMI)之间的关系。

研究流程

主要研究结果

本研究调查了可能影响肺癌空间转录组学质量的潜在因素，在进行空间转录组测序之前，通过空间转录组的HE染色质量和RIN值确定的RNA完整性来评估切片病理图像的质量。RIN被推荐为定义RNA完整性质量的最佳方法之一，也是评估基因表达的第一步。然而，结果没有显示组织学评分>90或RIN与UMI之间的显著关系，这可能意味着组织学评分>90不会影响空间转录组样本的质量，而样本数量较少，RIN也没有显示与UMI有关。

因此，研究团队试图对组织位置、运输和存储、样品的交付时间、样品处理方法、-80℃的存储天数等方面的潜在因素进行分类。研究结果表明，样品的分离时间和干燥条件对空间转录组样品的UMI和质量至关重要，建议在手术室中样品的临时保存时间和条件应在30分钟内，处于“干燥（dry）”状态。 建议人体肺部样本直接冷冻保存在最佳切割温度化合物(OCT)介质中。

样本采集和处理中HE和RIN评分的影响因素

空间转录组测序质量控制

讨论

空间转录组样本的选择高度依赖于临床医生和患者的理解、疾病性质和严重程度、病理大小和位置。组织病理学诊断和局部病变确认也是确保空间转录组学产生精确信息的质量保障。

手术室样品保存时间和冷冻保存时间是间接因素，而手术室到实验室的运输方式是影响空间转录组质量的直接因素，此项研究显示在手术室样品保存时间>30分钟和冷冻保存时间>7天时，组织形态的质量较低。使用RNA探针进行原位杂交技术的影响还需要在大规模群体中进一步验证。在组织形态学质量较低的情况下，很难确定阳性染色的位置和分布。

临时保存条件和溶液的变化直接影响组织形态和空间转录组的质量。此项研究选择了干冰和OCT的组合来制备肺组织，同时研究数据显示，在测序之前样本在-80℃的保存时间应保持在7天之内。当样品暂时保存在干冰中并转移到-80°C时，RNA降解率可以有效降低。

组织学质量与RIN结合是空间转录组的预测因素。在进行空间转录组学研究之前，应推荐将HE评分与RIN值相结合，以呈现组织的形态完整性和rRNA的完整性，并在空间转录组学的展示方法中加以明确。

此外，全面的空间转录组临床样本准备工作还有其他挑战需要面对和克服。例如如何将OCT填充或渗透到切除的人体组织的肺泡空间；样品RNA完整性的受损程度与样品反复冻融的次数高度相关；另一个挑战是选择和定义理想的切片位置、角度、完整性、形状、大小和厚度，以获得空间分子图像和位置的最佳特征；聚类的注释也是一个挑战。

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上述研究的空间转录组数据已上传至国家基因库序列归档系统 (https://db.cngb.org/cnsa/)

参考文献

Liu X, Jiang Y, Song D, et al. Clinical challenges of tissue preparation for spatial transcriptome[J]. Clinical and Translational Medicine, 2022, 12(1): e669.

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