深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)的研究者們贯涎，利用華大堪稱“超廣角百億像素生命照相機(jī)”的時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，首次繪制了四種模式生物胚胎發(fā)育或器官的時(shí)空圖譜慢洋，包括和人的基因相似度高達(dá)80%的實(shí)驗(yàn)室明星小鼠塘雳、參與高中課本里著名的摩爾根雜交實(shí)驗(yàn)的果蠅、胚胎發(fā)育研究的重要模式生物斑馬魚和植物研究的“網(wǎng)紅”擬南芥普筹。這是首次從時(shí)間和空間維度上對生命發(fā)育過程中的基因和細(xì)胞變化過程進(jìn)行超高精度解析败明，為認(rèn)知器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育太防、人類疾病和物種演化提供全新方向妻顶。

5月4日晚酸员，Cell出版社官網(wǎng)以時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟（STOC）專題的形式發(fā)布了系列成果，其中讳嘱，基于華大自主研發(fā)的高精度大視場Stereo-seq技術(shù)繪制的小鼠胚胎發(fā)育時(shí)空圖譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》（Cell）期刊在線發(fā)表幔嗦，斑馬魚、果蠅沥潭、擬南芥時(shí)空圖譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》子刊《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）在線發(fā)表邀泉。

為推動(dòng)時(shí)空組學(xué)在生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，華大研究院等機(jī)構(gòu)發(fā)起了時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟钝鸽，這是一個(gè)國際化科學(xué)聯(lián)盟汇恤，由來自哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)拔恰、牛津大學(xué)等16個(gè)國家的80多位科學(xué)家組成因谎。本次專題成果是由華大研究院聯(lián)合時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟單位主導(dǎo)的、時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟產(chǎn)出的第一批重磅成果颜懊。

“通過Stereo-seq技術(shù)财岔，人類首次以500納米的空間分辨率實(shí)現(xiàn)了生命全景時(shí)空圖譜的繪制。在過去饭冬，要做幾千甚至上萬次的實(shí)驗(yàn)才能完成的時(shí)空圖譜使鹅，現(xiàn)在，在華大自主研發(fā)的時(shí)空芯片上昌抠，只需一次定位就能實(shí)現(xiàn)患朱。這是生命科學(xué)工具的里程碑式突破。”Cell?論文第一作者炊苫、深圳華大生命科學(xué)研究院時(shí)空組學(xué)首席科學(xué)家陳奧表示裁厅。

“時(shí)空組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了生命在時(shí)間和空間維度上細(xì)胞‘地圖’的全面繪制侨艾，讓我們可以在細(xì)胞甚至亞細(xì)胞分辨率下执虹，觀察到正常狀態(tài)和疾病狀態(tài)下分子和細(xì)胞的分布及細(xì)胞之間的互作情況，真正實(shí)現(xiàn)了從高精度結(jié)構(gòu)的角度去理解功能唠梨，這將大大推動(dòng)我們對于生命復(fù)雜性和人類疾病的全面認(rèn)知袋励。”系列論文的共同通訊作者之一、深圳華大生命科學(xué)研究院單細(xì)胞組學(xué)首席科學(xué)家劉龍奇表示当叭。

“得益于Stereo-seq技術(shù)的超大視野茬故，科研人員可以在發(fā)育中的小鼠胚胎上以非常高的分辨率和測序深度進(jìn)行組織的分析和研究，” 時(shí)空聯(lián)盟成員蚁鳖、《細(xì)胞》論文共同作者磺芭、英國劍橋大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院（School of Clinical Medicine）院長Patrick Maxwell教授表示，“利用本研究免費(fèi)公開的數(shù)據(jù)醉箕，大家可以真正地理解哺乳動(dòng)物是如何發(fā)育的钾腺，組織是如何組成的等問題徙垫。這也將使我們深入了解發(fā)育的過程、正常的組織功能放棒，以及疾病姻报。”

“時(shí)空組學(xué)技術(shù)所需要的數(shù)據(jù)體量相比過去的組學(xué)技術(shù)有數(shù)量級的提升哨查，這是一項(xiàng)前所未有的挑戰(zhàn)逗抑。為此剧辐，我們開發(fā)了一系列適應(yīng)其數(shù)據(jù)分析的新算法及相關(guān)的可視化數(shù)據(jù)庫寒亥，希望能助力解決未來該領(lǐng)域在計(jì)算存儲、算法算力上可能面臨的一系列挑戰(zhàn)荧关「绒龋”系列論文的共同通訊作者之一、深圳華大生命科學(xué)研究院生物信息首席科學(xué)家黎宇翔提到忍啤。

“生命科學(xué)的進(jìn)步有賴于技術(shù)的發(fā)展加勤，未來我們還將進(jìn)一步研發(fā)適用于臨床樣本的時(shí)空技術(shù)及時(shí)空多組學(xué)技術(shù)，我們相信該技術(shù)將為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究帶來重要推動(dòng)作用同波■罚”系列論文的另一位共同通訊作者、深圳華大生命科學(xué)研究院院長徐訊表示未檩，“生命時(shí)空圖譜的繪制離不開以大科學(xué)工程為組織方式的全球科學(xué)家的攜手合作戴尸，通過時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟，我們未來將和各領(lǐng)域科學(xué)家共同努力冤狡，推動(dòng)器官圖譜孙蒙、疾病病理、個(gè)體發(fā)育和生命演化等方向的全面發(fā)展悲雳。”

上述系列研究由深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院挎峦、南方科技大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等來自6個(gè)國家的32個(gè)科研團(tuán)隊(duì)共同參與完成合瓢。研究已通過倫理審查坦胶，嚴(yán)格遵循相應(yīng)法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。

# 深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合國家基因庫共同打造時(shí)空組專輯數(shù)據(jù)庫

助力時(shí)空組學(xué)研究晴楔，開啟時(shí)空組學(xué)文獻(xiàn)“可視化解讀”新模式

國家基因庫正在搭建的STOMICS DataBase（??點(diǎn)擊閱讀原文訪問）是一個(gè)與時(shí)空組學(xué)主題相關(guān)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)集的綜合資源庫顿苇，同時(shí)其還在線部署了工具用于數(shù)據(jù)查看、分析和可視化滥崩，一站式促進(jìn)時(shí)空組學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究岖圈。目前STOMICS DataBase已收錄與時(shí)空組學(xué)主題相關(guān)的文獻(xiàn)5735篇和數(shù)據(jù)集141個(gè)。

作為STOMICS DataBase的子庫——時(shí)空組專輯數(shù)據(jù)庫與Cell專題同期發(fā)布钙皮。上述4篇Cell系列模式生物時(shí)空組學(xué)研究成果相關(guān)數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)集均已收錄在時(shí)空組專輯數(shù)據(jù)庫中蜂科⊥缇觯科研人員可以通過該專輯數(shù)據(jù)庫快速獲取文獻(xiàn)概要、研究數(shù)據(jù)导匣、分析工具才菠、數(shù)據(jù)可視化分析結(jié)果等關(guān)鍵信息，全面提升文獻(xiàn)要點(diǎn)解讀及數(shù)據(jù)/分析工具搜索效率贡定，促進(jìn)時(shí)空組學(xué)領(lǐng)域科研成果轉(zhuǎn)化及技術(shù)發(fā)展赋访。

MOSTA: 小鼠器官發(fā)育時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜

研究者們利用Stereo-seq技術(shù)構(gòu)建出了世界上首個(gè)系統(tǒng)清晰的小鼠器官跨時(shí)期空間基因表達(dá)圖譜集。這也是首次在單細(xì)胞分辨率水平上解析空間基因表達(dá)譜缓待，為哺乳動(dòng)物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考蚓耽，推動(dòng)我們更好地認(rèn)識胚胎的成長和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關(guān)研究提供指導(dǎo)旋炒。

MOSTA通過交互式可視化步悠，方便用戶查看和檢索小鼠胚胎各個(gè)基因在不同時(shí)期的空間表達(dá)。用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑谔闭颍焖佾@取研究內(nèi)容梗概鼎兽、時(shí)空聚類分析結(jié)果、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介铣除、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息谚咬，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)及分析文件等。

期刊：Cell

數(shù)據(jù)編號：CNP0001543

數(shù)據(jù)集：https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000058

數(shù)據(jù)庫：https://db.cngb.org/stomics/mosta/

除了小鼠尚粘，科研人員還對斑馬魚择卦、果蠅等模式生物的發(fā)育過程進(jìn)行了研究，構(gòu)建了斑馬魚和果蠅胚胎發(fā)育的時(shí)空圖譜背苦，為胚胎發(fā)育過程中的模式形成及相關(guān)分子機(jī)理研究提供重要的數(shù)據(jù)參考互捌，也為進(jìn)化過程中胚胎演化的研究提供了可能。

ZESTA：斑馬魚胚胎發(fā)育時(shí)空圖譜

ZESTA利用Stereo-seq技術(shù)分析了斑馬魚胚胎發(fā)育過程中基因表達(dá)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空動(dòng)態(tài)行剂。該數(shù)據(jù)庫分析了91個(gè)胚胎切片秕噪，涵蓋了發(fā)育的前24小時(shí)內(nèi)的6個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，獲得了10x10x15μm3（接近細(xì)胞大泻裨住）分辨率的152,977個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)腌巾。 同時(shí)確定了特定組織組織的空間模塊和共變基因。通過對各時(shí)間點(diǎn)的Stereo-seq和scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析铲觉，重建了斑馬魚胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變和分子變化的空間解析發(fā)展軌跡澈蝙。

用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑冢焖佾@取研究內(nèi)容梗概撵幽、時(shí)空和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組聚類分析結(jié)果灯荧、空間分辨發(fā)展軌跡、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介盐杂、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息逗载，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)哆窿。

期刊：Developmental Cell

數(shù)據(jù)編號：CNP0002220

數(shù)據(jù)集：https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000057

數(shù)據(jù)庫：https://db.cngb.org/stomics/zesta/

Flysta3D：果蠅胚胎和幼蟲的3D時(shí)空圖譜

Flysta3D旨在管理由Stereo-seq生成的果蠅胚胎和幼蟲所有階段的三維空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過可視化和分析感興趣的基因空間表達(dá)模式厉斟、聚類和注釋3D重建組織特異性的空間轉(zhuǎn)錄組挚躯，模擬組織發(fā)育過程中的發(fā)展軌跡，識別細(xì)胞信號通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)擦秽，在完整的空間環(huán)境中檢查基因功能等码荔。

用戶可通過數(shù)據(jù)庫主頁面或?qū)Ш綑冢焖佾@取研究內(nèi)容梗概感挥、時(shí)空聚類分析結(jié)果缩搅、3D模型、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡介链快、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息誉己，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

期刊：Developmental Cell

數(shù)據(jù)編號：CNP0002189

數(shù)據(jù)集：https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000060

數(shù)據(jù)庫：https://db.cngb.org/stomics/flysta3d/

擬南芥葉片單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜

為攻克長期以來研究人員無法對植物葉片中高度相似細(xì)胞類型的分子特征進(jìn)行有效解析的難題域蜗，研究人員還基于Stereo-seq技術(shù)成功開發(fā)出適用于植物的單細(xì)胞空間組技術(shù)，并將此技術(shù)應(yīng)用于植物葉片細(xì)胞的空間組學(xué)研究噪猾。該技術(shù)將會應(yīng)用于植物基礎(chǔ)科學(xué)研究和作物育種研究中霉祸，如在水稻、小麥和玉米等作物的種子發(fā)育和抗旱袱蜡、耐高溫和耐鹽等機(jī)制解析中進(jìn)行優(yōu)勢關(guān)鍵基因的挖掘丝蹭，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)坪蚁、抗逆作物品系的培育貢獻(xiàn)力量奔穿。

該數(shù)據(jù)集包含由植物細(xì)胞壁染色與Stereo-seq高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，展示了擬南芥葉片中的第一個(gè)原位單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析敏晤。同時(shí)此研究證明了從主脈到葉緣存在細(xì)胞類型特異性空間基因表達(dá)梯度贱田。重建這些梯度，首次根據(jù)特定細(xì)胞類型的空間分布顯示其發(fā)育軌跡嘴脾。用戶可通過數(shù)據(jù)集頁面快速獲取研究內(nèi)容梗概男摧、樣本信息、時(shí)空聚類分析結(jié)果译打，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)耗拓。

期刊：Developmental Cell

數(shù)據(jù)編號：CNP0002618

數(shù)據(jù)集：https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000104

未來，時(shí)空組專輯數(shù)據(jù)庫將持續(xù)收錄時(shí)空組學(xué)領(lǐng)域最新研究成果奏司，為廣大科研人員提供最全面的文獻(xiàn)可視化解讀綜合信息乔询，助力時(shí)空組領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)器官結(jié)構(gòu)韵洋、生命發(fā)育竿刁、物種演化岸夯、人類疾病等方向的重新認(rèn)知及深入研究。

Next? 即將重磅發(fā)布

> 時(shí)空組學(xué)數(shù)據(jù)庫（STOMICS DataBase）

>?“猛犸杯”國際組學(xué)數(shù)據(jù)創(chuàng)新大賽（時(shí)空組和宏基因組雙賽道模式）6月開啟

> CODEPLOT時(shí)空組在線分析工具及系列培訓(xùn)

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敬請期待们妥！

參考文獻(xiàn)：

https://www.cell.com/consortium/spatiotemporal-omics

信息來源：“華大BGI”公眾號