德國Max Delbrück中心的研究人員開發(fā)了一個開源的空間轉錄組平臺“Open-ST”蒋川，該平臺可以從患者組織樣本中創(chuàng)建具有亞細胞精度的三維分子圖譜，使科學家們能夠在三維空間中重建組織內細胞中的基因表達撩笆。

Open-ST由Nikolaus Rajewsky教授的系統(tǒng)生物學實驗室的研究團隊開發(fā)捺球。Open-ST能以極高的分辨率繪制出這些圖譜，可以看到在傳統(tǒng)的二維圖譜中經(jīng)诚Τ澹看不到的分子和（亞）細胞結構氮兵。該研究團隊表示，平臺不僅能進行高度精細的研究耘擂，還可能利于提高常規(guī)臨床病理學水平胆剧。

正 文

據(jù)發(fā)表的研究成果顯示，在小鼠大腦組織中，Open-ST能夠以亞細胞分辨率重建細胞類型秩霍。在一名頭頸癌患者的腫瘤組織和健康轉移淋巴結中篙悯，該平臺捕獲了免疫細胞、基質細胞和腫瘤細胞群的多樣性铃绒。研究還表明鸽照，這些細胞群是圍繞原發(fā)腫瘤內的通信熱點進行組織，但這種組織在轉移過程中被破壞颠悬。

這些視角有助于研究人員了解癌細胞如何與周圍環(huán)境相互作用矮燎，并可能開始探索它們如何逃避免疫系統(tǒng)。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還可用于預測個體患者的潛在藥物靶點赔癌。Open-ST并不局限于癌癥诞外，可用于研究任何類型的組織和生物體。

Max Delbrück中心柏林醫(yī)學系統(tǒng)生物學研究所（MDC-BIMSB）Rajewsky教授課題組的高級科學家Nikos Karaiskos博士說：“我們認為這類技術將有助于研究人員發(fā)現(xiàn)藥物靶點和新療法灾票∠恳辏”Nikos Karaiskos博士是該團隊在《Cell》上發(fā)表的論文“Open-ST: High-resolution spatial transcriptomics in 3D”的通訊作者，他這樣描述該平臺：“一個端到端的實驗和計算機工作流程刊苍，可以低成本實現(xiàn)二維或三維亞細胞空間轉錄組學既们。”

轉錄組學是研究細胞或細胞群體中基因表達的學科正什，但通常不包括空間信息啥纸。相比之下，空間轉錄組學（ST）測量的是給定組織樣本中空間的RNA表達婴氮。作者寫道：“與標準的單細胞方法不同斯棒，ST保留了捕獲的轉錄組的空間背景，因此可以直接觀察組織空間中的細胞排列及其相互作用主经∶”然而，他們指出旨怠，市售的ST可能因其相對較高的成本或有限的分辨率而受到限制。

Open-ST提供了一種經(jīng)濟高效蜈块、高分辨率且易于使用的方法鉴腻，可捕獲組織切片的組織形態(tài)和空間轉錄組學。串行的二維映射可以對齊百揭，將組織重建為三維“虛擬組織塊”爽哎。同時MDC-BIMSB主任Nikolaus Rajewsky教授補充說：“了解病變組織中細胞之間的空間關系對于破譯驅動疾病進展的復雜相互作用至關重要。Open-ST數(shù)據(jù)可以系統(tǒng)地篩選細胞間相互作用器一，從而發(fā)現(xiàn)健康和疾病的機制以及重新編碼組織的潛在方法课锌。”

來自癌癥組織的Open-ST圖像還突出了三維腫瘤/淋巴結邊界的潛在生物標志物，這些標志物可能成為新的藥物靶點渺贤。共一作者Daniel León-Peri?án博士說：“這些結構在二維分析中無法看到雏胃，只有在如此無偏倚的三維組織重建中才能看到≈景埃”作者們進一步評論說：“在原發(fā)性頭頸部腫瘤和患者匹配的健康/轉移性淋巴結中瞭亮，Open-ST捕獲到了免疫、基質和腫瘤細胞群的多樣性固棚，并通過基于成像的ST進行驗證...值得注意的是统翩，轉移性淋巴結的三維重建和多模態(tài)分析揭示了在二維中不可見的空間連續(xù)結構，以及三維腫瘤/淋巴結邊界的潛在生物標志物此洲〕Ш梗”突出的三維腫瘤/淋巴結邊界的潛在生物標志物可能成為新的藥物靶點。

Nikolaus Rajewsky教授表示：“我們已經(jīng)達到了完全不同的精確度呜师。我們可以虛擬導航到三維重建中的任何位置娶桦，以識別單個細胞中的分子機制，或者識別健康細胞和癌細胞之間的邊界等匣掸，這對于理解如何靶向疾病至關重要趟紊。作者總結道：“總之，Open-ST為全面分析二維和三維基因表達提供了一個多功能且強大的框架碰酝，包括揭示傳統(tǒng)二維表征中模糊的分子和/或空間結構霎匈。”他們還指出了局限性送爸，并概述了未來的發(fā)展铛嘱。

總之，Open-ST的目的是為研究人員降低成本袭厂，且該平臺是模塊化的墨吓，可以適應特定需求，擴大研究范圍纹磺，包括大樣本量帖烘，如研究患者隊列。該研究團隊已開源了整個實驗和計算工作流程（https://rajewskylab.github.io/openst）橄杨。

來源：GEN (genengnews.com)

參考文獻

Schott M, León-Peri?án D, Splendiani E, et al. Open-ST: High-resolution spatial transcriptomics in 3D.?Cell. Published online June 21, 2024.

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