作者，Evil Genius
時光荏苒严衬，2022年也即將結束澄者，這一年，單細胞空間多組學技術進一步帶領我們走入生物組織的微觀世界请琳。單細胞多組學的技術發(fā)展讓研究人員可以從單個細胞的維度進行遺傳學粱挡、轉錄組學、蛋白組學等方面的深入解析俄精，空間多組學則從細胞空間排布的角度幫助研究者洞悉細胞之間的相互協(xié)作及動態(tài)遷移询筏，單細胞空間技術的聯(lián)合使用已經成了科研手段的研究利器，從更深層次的方面解讀發(fā)育竖慧、疾病等發(fā)生的生物學機制嫌套。
腫瘤的發(fā)生在很大程度上仍然是未解之謎，腫瘤的個體差異圾旨、侵襲性和內部異質性也成為攻克腫瘤的世界性難題踱讨，了解細胞癌變過程和產生區(qū)域可以提高對腫瘤如何生長和發(fā)展的理解。在基因組上對于腫瘤樣本的分析砍的，CNV研究占了很重要的一部分痹筛，對單細胞空間分析而言，識別腫瘤細胞和發(fā)生的CNV事件同樣重要，包括它在遺傳上如何隨著時間的推移發(fā)生變化帚稠。
單細胞組學角度的CNV分析
從單細胞轉錄組數(shù)據分析識別腫瘤細胞的CNV發(fā)生事件及遺傳變化产雹，常用的分析方法包括inferCNV和copycat，以確定體細胞大規(guī)模染色體拷貝數(shù)改變的證據翁锡，例如整個染色體或大段染色體的gain或loss。其中的原理則是通過與“正常細胞”相比夕土，研究基因組相對位置上的表達強度差異來完成的馆衔，實際研究中，腫瘤基因組哪些區(qū)域的過度或更少表達通常變化顯著怨绣，如下圖：
從單細胞數(shù)據種判斷CNV事件通常需要以下步驟:
(1) 單細胞數(shù)據的基礎分析及細胞注釋: CNV分析是針對腫瘤細胞的分析角溃，通常是上皮或者內皮細胞，因而需要先鑒定細胞類型篮撑。
(2) 選擇合適的reference:選擇參考原則上是要選擇對應的細胞類型减细，例如分析上皮細胞癌變的情況，那么應該選擇正常的上皮細胞作為refernece赢笨，但是在實際情況中未蝌，樣本通常都是腫瘤組織樣本 + 癌旁，正常的組織樣本一般無法取到茧妒，所以退而求其次萧吠，選擇免疫細胞等細胞類型作為reference。
(3) 基因排序和算法處理：CNV的分析原理要求確定基因在染色體上的具體位置桐筏，并且以reference表達基因的上下游50個基因（默認）的表達平均值作為“基線”纸型，判斷腫瘤細胞的gain和loss事件。
(4) CNV的最終判定
單細胞組學角度分析CNV的遺傳進化
CNV的分析結果表征了腫瘤細胞的CNV事件梅忌，但是細胞之間的CNV事件往往存在差異狰腌，有的細胞類型積累的CNV事件較多，而有的細胞癌變程度較輕牧氮，這樣的分析結果需要對腫瘤的克隆進化進行研究琼腔，希望能夠得到腫瘤細胞演化的整個過程，這個時候需要構建腫瘤的發(fā)育進化樹蹋笼，如下圖[1]：
腫瘤進化樹要說明的問題集中在CNV事件的發(fā)生早晚展姐，每個進化樹主干對應早期發(fā)生的CNV事件，下方的分支則是后期發(fā)生的剖毯，而且在后期的CNV事件中體現(xiàn)了不同的進化方向圾笨，從轉錄組的角度來看就是腫瘤內部的異質性。其中蘊含的邏輯就是CNV事件是不斷積累的過程逊谋，如果某個CNV事件積累的越多擂达，說明發(fā)生的事件點越早，而積累較少的CNV事件則是后期時間點產生的胶滋。
單細胞組學角度分析CNV的空間缺失
腫瘤不斷演化的過程不是隨機的板鬓，而是受到周圍微環(huán)境的影響悲敷，但是在缺失空間信息的前提下無法了解最初腫瘤細胞發(fā)生的位置，以及各種下游異質性的腫瘤細胞的空間遷移變化俭令，所以在CNV分析的基礎上后德，更加需要空間信息的力量來進一步推動腫瘤的研究。
空間組學角度的CNV分析
目前根據空間組學數(shù)據推斷CNV已有多篇文獻報道抄腔，在文章Comprehensive analysis of spatial architecture in primary liver cancer[2]中瓢湃，將空間轉錄組正常的組織區(qū)域作為reference推斷每個腫瘤spot的CNV，并且輔助WES的數(shù)據驗證CNV推斷的準確性赫蛇，如下圖：
