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title：Integrating microarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seq reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas
標(biāo)題：結(jié)合基于微陣列的空間轉(zhuǎn)錄組和單細(xì)胞RNA-seq揭示胰腺導(dǎo)管腺癌的組織結(jié)構(gòu)
雜志：nature biotechnology 甥绿；發(fā)表時間：13 January 2020

通訊：Itai Yanai

樣本信息：

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分析方案

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結(jié)果一：單細(xì)胞測序鑒定細(xì)胞類型

病人A和病人B同時進(jìn)行單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組測序勇蝙。每個細(xì)胞大約表達(dá)2,500–3,300個UMIs和1,400–1,700個基因。

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細(xì)胞聚類：遞歸層次聚類（recursive hierarchical clustering scheme）许饿，采用了KNN) smooth算法噩凹。病人A和B分別鑒定出15和11個populations巴元。

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注釋到相同細(xì)胞類型的不同病人樣本間的基因表達(dá)譜具有強相關(guān)性，從一定程度上證明了注釋的可靠性驮宴。

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結(jié)果二：使用inferCNV分析區(qū)分癌細(xì)胞和非癌細(xì)胞逮刨，在病人A和B中分別有兩個和一個cluster異常。

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結(jié)果三：空間轉(zhuǎn)錄組測序分析

首先堵泽，對冰凍切片采用H&E染色成像

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根據(jù)H&E染色圖像修己，每個spot大約含有20-70個細(xì)胞，不同區(qū)域細(xì)胞數(shù)量差異可能較大迎罗。例如箩退，結(jié)締組織密集的高纖維化區(qū)域(因此細(xì)胞含量較低)每個點的細(xì)胞數(shù)量可能比細(xì)胞密度高的區(qū)域(如胰腺的腺泡)低。

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每個spot大約含有2400個UMIs和1000個基因佳谦。

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空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)某些基因表達(dá)注釋與病理學(xué)區(qū)域注釋相匹配：見從這里往上面第三幅圖的c戴涝，d。使用的基因有：

• 病人A組織：CRISP3钻蔑，PRSS1啥刻，TM4SF1；
• 病人B組織：COL1A1咪笑，MUC4可帽，MUC5B

然后，使用空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行組織切片空間劃分

空間轉(zhuǎn)錄組分類與組織染色注釋分類相匹配窗怒。

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結(jié)果四：單細(xì)胞數(shù)據(jù)與空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)相結(jié)合分析：Multimodal intersection analysis (MIA)

這是本篇文章的重點結(jié)果所在映跟，單細(xì)胞數(shù)據(jù)具有細(xì)胞水平的高分辨率但是沒有空間位置信息蓄拣，空間轉(zhuǎn)錄組具有空間位置信息但是分辨率較低。

• 如何將兩者聯(lián)系起來是的在單細(xì)胞水平分類注釋得到信息能夠?qū)?yīng)到具體的實體切片組織中呢努隙？
• 單細(xì)胞水平中同一個類別的細(xì)胞在空間上是否都聚類到一起了呢球恤？
• 如果沒有，又是為什么呢荸镊？

超幾何分布檢驗：單細(xì)胞數(shù)據(jù)細(xì)胞分類marker基因與空間轉(zhuǎn)錄組區(qū)域類marker基因之間是否顯著的重合咽斧。

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結(jié)果五：跨組織區(qū)域細(xì)胞類型亞群的識別和定位。

ductal cells群進(jìn)行再一次細(xì)分：這種類型的細(xì)胞高表達(dá)KRT19基因躬存，是胰腺外分泌系統(tǒng)的兩種主要細(xì)胞類型之一张惹，再次分類分成了四個亞類：

• a ductal population expressing APOL1 and hypoxia-response-related genes including ERO1A，表達(dá)APOL1和低氧反應(yīng)相關(guān)基因ERO1A的導(dǎo)管群**
• a terminal ductal population expressing TFF1, TFF2 and TFF3岭洲，表達(dá)TFF1宛逗、TFF2和TFF3的末端導(dǎo)管群**
• a centroacinar ductal population expressing CRISP3 and CFTR，表達(dá)CRISP3和CFTR的腺泡中心導(dǎo)管群**
• antigen-presenting ductal cells expressing major histocompatibility complex (MHC) class II genes CD74, HLA-DPA1, HLA-DQA2, HLA-DRA, HLA-DRB1* and HLA-DRB5 and complement pathway components C1S, C4A, C4B, CFB and CFH盾剩，表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體(MHC) II類基因的抗原呈遞導(dǎo)管細(xì)胞和補體成分*

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值得注意的是拧额，過去的工作研究胰腺導(dǎo)管細(xì)胞單細(xì)胞分辨率報道存在的終端和泡心ductal subpopulations，但沒有發(fā)現(xiàn)人群中顯示特定的受體或APOL1-high /低氧基因標(biāo)記溫度出現(xiàn)在這里描述的PDAC導(dǎo)管細(xì)胞腫瘤彪腔。

實驗證實了這些亞群的存在：

我們對存檔的FFPE患者組織進(jìn)行了雙重免疫熒光檢查侥锦，我們發(fā)現(xiàn)亞群標(biāo)記與導(dǎo)管標(biāo)記KRT19共定位，確認(rèn)了這些導(dǎo)管細(xì)胞亞群的存在德挣。（上圖的e-f）

PDAC-A macrophages細(xì)分：兩個亞類

• expressed IL1B corresponding to an inflammatory M1 state
• resembling the M2 alternatively activated state based on its expression of CD163 and MS4A4A

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dendritic cells細(xì)分：兩個亞類

• subpopulation B expressing higher levels of complement pathway genes and MHC class II
• subpopulation A was most enriched in pancreatic tissue

結(jié)果六：腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞狀態(tài)關(guān)系去卷積

主要關(guān)注癌細(xì)胞在空間組織中的分布以及聯(lián)系

由于ST提供了空間信息恭垦，我們詢問是否可以使用MIA方法將癌細(xì)胞狀態(tài)映射到不同的空間組織區(qū)域，并描述它們與其他細(xì)胞類型的相互作用格嗅。
這個分析新增了一個了病人樣本C的單細(xì)胞測序番挺，然后將A，B屯掖，C合并進(jìn)行分析玄柏。

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其他結(jié)果

結(jié)合TCGA bulk RNA-Seq測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（上圖的D）

對其他癌癥的公開數(shù)據(jù)集合進(jìn)行MIA分析