單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組可以反映樣本的異型性内地，近年來(lái)單細(xì)胞技術(shù)助力很多領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn)。隨著單細(xì)胞技術(shù)的廣泛應(yīng)用赋除，科學(xué)家們不甘于只研究樣本異質(zhì)性阱缓，更想在空間層面發(fā)現(xiàn)新視角。
空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)將總mRNA的空間信息與形態(tài)學(xué)內(nèi)容相結(jié)合举农，可以同時(shí)提供轉(zhuǎn)錄組信息和位置信息荆针，近年來(lái)，更是頻頻登上頂級(jí)期刊颁糟，被評(píng)為2020年年度技術(shù)航背。
空間轉(zhuǎn)錄組有很多解決方案，今天給大家介紹10X genomics的空間基因表達(dá)解決方案（Visium Spatial Gene Expression Solution）棱貌。
1. 原理
樣本準(zhǔn)備玖媚，并進(jìn)行HE染色及拍照。
10X的每個(gè)玻片上有4個(gè)捕獲區(qū)婚脱，每個(gè)捕獲區(qū)中有5000個(gè)spot今魔，每個(gè)spot中有不同的barcode勺像。
將組織切片放在捕獲區(qū)，捕獲攜帶有空間信息及標(biāo)簽的核苷酸序列错森。
組織透化吟宦，RNA捕獲及cDNA合成，建庫(kù)測(cè)序涩维，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析殃姓，就可以得到樣本內(nèi)基因的空間信息。
2. 應(yīng)用
目前空間轉(zhuǎn)錄組已經(jīng)應(yīng)用在癌癥研究激挪，神經(jīng)科學(xué)辰狡，發(fā)育生物學(xué)锋叨，細(xì)胞圖譜垄分，免疫，農(nóng)業(yè)基因組學(xué)娃磺，遺傳健康薄湿，腫瘤免疫學(xué)和傳染病等領(lǐng)域，我們給大家分享幾篇頂級(jí)文章偷卧。
文獻(xiàn) 1：Spatiotemporal analysis of human intestinal development atsingle-cell resolution
- 研究方向：發(fā)育生物學(xué)
- 發(fā)表期刊：Cell
- 影響因子：38.637
- 發(fā)表時(shí)間：2021.01
- 樣本類(lèi)型：胎兒和成人的腸道樣本豺瘤，共8個(gè)切片；
12 PCW听诸，n=5坐求； 19 PCW，n=1晌梨；成人桥嗤，n=2- 應(yīng)用技術(shù)：scRNA-seq+ST
- 主要研究?jī)?nèi)容：人類(lèi)腸道的形態(tài)發(fā)生過(guò)程。利用單細(xì)胞RNA測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組仔蝌，繪制人體腸道形態(tài)發(fā)生的時(shí)間和空間的轉(zhuǎn)錄圖譜泛领。
文獻(xiàn) 2：A Spatiotemporal Organ-Wide Gene Expression and Cell Atlas of theDeveloping Human Heart
- 研究方向：發(fā)育生物學(xué)
- 發(fā)表期刊：Cell
- 影響因子：38.637
- 發(fā)表時(shí)間：2019.12
- 樣本類(lèi)型：3個(gè)胚胎心臟樣本，4.5~5 PCW敛惊，n=1渊鞋； 6.5 PCW，n=1瞧挤；9 PCW 锡宋，n=1；
- 應(yīng)用技術(shù)：ST+scRNA-seq+ISS
- 主要研究?jī)?nèi)容：人類(lèi)心臟發(fā)育的空間基因表達(dá)和細(xì)胞圖譜特恬。人類(lèi)心臟發(fā)育的空間基因表達(dá)和細(xì)胞圖譜單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)揭示胚胎心臟在三個(gè)發(fā)育階段細(xì)胞類(lèi)型的景觀圖执俩，利用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示每個(gè)發(fā)育階段的不同解剖區(qū)域的基因特征，使用原位測(cè)序來(lái)完善這些結(jié)果鸵鸥，并為三個(gè)發(fā)育階段創(chuàng)建一個(gè)空間亞細(xì)胞圖奠滑。最后作者生成了一個(gè)可公開(kāi)使用的人類(lèi)心臟發(fā)展網(wǎng)絡(luò)資源丹皱，以促進(jìn)未來(lái)對(duì)人類(lèi)心臟起源的研究。
- 文獻(xiàn)3：Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in HumanSquamous Cell Carcinoma
- 研究方向：腫瘤（皮膚鱗狀細(xì)胞癌cSCC）
- 發(fā)表期刊：Cell
- 影響因子：38.637
- 發(fā)表時(shí)間：2020.07
- 樣本類(lèi)型：6例cSCC患者12個(gè)切片
- 應(yīng)用技術(shù)：scRNA-seq+ST+MIBI
- 主要研究?jī)?nèi)容：人皮膚鱗狀細(xì)胞癌組成和空間結(jié)構(gòu)分析宋税。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC）有四個(gè)腫瘤細(xì)胞亞群摊崭，三個(gè)涵蓋正常表皮狀態(tài)的亞群，一個(gè)腫瘤特異性角質(zhì)形成細(xì)胞亞群（TSK）杰赛。利用空間轉(zhuǎn)錄組得到TSK亞群的空間信息呢簸。發(fā)現(xiàn)cSCC腫瘤邊緣具有高度的異質(zhì)性，揭示TSK是細(xì)胞間通訊的樞紐乏屯。
- 文獻(xiàn) 4：Integrating microarray-based spatial transcriptomics andsingle-cell RNA-seq reveals tissue architecture in pancreatic ductaladenocarcinomas
- 研究方向：腫瘤（胰腺導(dǎo)管癌PDAC）
- 發(fā)表期刊：NatureBiotechnology
- 影響因子：36.553
- 發(fā)表時(shí)間：2020.01
- 樣本類(lèi)型：來(lái)自6個(gè)患者的PDAC樣本根时，共10張切片
- 應(yīng)用技術(shù)：scRNA-seq+ST+MIA
- 主要研究?jī)?nèi)容：胰腺導(dǎo)管腺癌的組織結(jié)構(gòu)。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組研究胰腺導(dǎo)管腺癌組織樣本細(xì)胞亞群辰晕，通過(guò)MIA分析整合發(fā)現(xiàn)特定組織區(qū)域會(huì)富集特定的細(xì)胞類(lèi)型蛤迎，闡明了腫瘤細(xì)胞與特定細(xì)胞類(lèi)型（炎癥成纖維細(xì)胞）之間的互作關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了腫瘤微環(huán)境的特點(diǎn)含友。
- 文獻(xiàn)5：Spatial Transcriptomics and In Situ Sequencing to Study Alzheimer’sDisease
- 研究方向：神經(jīng)科學(xué)（阿爾茲海默癥）
- 發(fā)表期刊：Cell
- 影響因子：38.637
- 發(fā)表時(shí)間：2020.07
- 樣本類(lèi)型：3月齡替裆，6月齡，12月齡窘问，18月齡的AD模型和正常小鼠腦組織各1個(gè)切片
- 應(yīng)用技術(shù)：ST+ISS
- 主要研究?jī)?nèi)容：阿爾茲海默癥小鼠中組織域的轉(zhuǎn)錄變化辆童。利用空間轉(zhuǎn)錄組和原位測(cè)序研究阿爾茲海默癥小鼠模型中小腦淀粉樣斑周?chē)M織的細(xì)胞變化和轉(zhuǎn)錄變化，構(gòu)建AD中的多基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)惠赫。
- 文獻(xiàn)6：Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophiclateral sclerosis
- 研究方向：神經(jīng)科學(xué)（肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥ALS）
- 發(fā)表期刊：Science
- 影響因子：41.037
- 發(fā)表時(shí)間：2019.04
- 樣本類(lèi)型：67只不同時(shí)期小鼠腰椎脊髓組織切片1165個(gè)把鉴；
7名ALS患者死后腰椎和頸椎脊髓的組織切片80個(gè)- 應(yīng)用技術(shù)：ST
- 主要研究?jī)?nèi)容：肌萎縮性側(cè)索硬化癥分子病理學(xué)的時(shí)空動(dòng)力學(xué)研究。使用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)獲得疾病過(guò)程中小鼠脊髓的基因表達(dá)量儿咱，以及肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥患者死后組織的基因表達(dá)量庭砍，描述了肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥的潛在分子機(jī)制。
- 文獻(xiàn)7：Exuberant fibroblast activity compromises lung function viaADAMTS4
- 研究方向：病理學(xué)（甲流）
- 發(fā)表期刊：Nature
- 影響因子：42.778
- 發(fā)表時(shí)間：2020.10
- 樣本類(lèi)型：甲型流感病毒感染10天后的4只小鼠肺切片
- 應(yīng)用技術(shù)：scRNA-seq+ST
- 主要研究?jī)?nèi)容：成纖維細(xì)胞與肺部功能損害概疆。通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序找到甲流感染后的重要基因逗威，鎖定關(guān)鍵因子ADAMTS4，用空間轉(zhuǎn)錄組研究成纖維細(xì)胞在解剖學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)ADAMTS4的特殊表達(dá)岔冀，影響肺部微環(huán)境凯旭。
參考文章
Fawkner-Corbett D, et al. Spatiotemporalanalysis of human intestinal development at single-cell resolution. Cell. 2021Jan 5.
Asp M, et al. A SpatiotemporalOrgan-Wide Gene Expression and Cell Atlas of the Developing Human Heart. Cell.2019 Dec 12.
Ji AL, et al. Multimodal Analysis ofComposition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma. Cell.2020 Sep 17;182(6):1661-1662. doi: 10.1016/j.cell.2020.08.043. Erratum for:Cell. 2020 Jul 23.
Moncada R, et al. Integratingmicroarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seq reveals tissuearchitecture in pancreatic ductal adenocarcinomas. Nat Biotechnol. 2020 Mar.
Chen WT, et al. Spatial Transcriptomicsand In Situ Sequencing to Study Alzheimer's Disease. Cell. 2020 Aug 20.
Maniatis S, et al. Spatiotemporaldynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Science. 2019Apr 5.
Boyd DF, et al. Exuberantfibroblast activity compromises lung function via ADAMTS4. Nature. 2020 Nov.
