追熱點,好嗎坪稽?當然好曼玩,只要有足夠的基金鳞骤,熱點還是比較容易發(fā)大文章的,但是需要注意黍判,測序前還是應該有合理豫尽,目的明確的課題設計!(目前空間轉(zhuǎn)錄組測序就一個字貴!貴!貴!)
Nature Methods 將空間轉(zhuǎn)錄組?評選為2020年度技術(shù)顷帖,注定了空間轉(zhuǎn)錄組會成為未來幾年的研究熱點美旧。
空間轉(zhuǎn)錄組,顧名思義包含了細胞的空間信息和細胞的轉(zhuǎn)錄表達信息窟她。相比單純的單細胞轉(zhuǎn)錄組測序陈症,空間轉(zhuǎn)錄組保留了組織中細胞的位置信息,利于分析不同區(qū)域的細胞構(gòu)成震糖,以及識別不同區(qū)域的差異基因录肯。但是技術(shù)受限,目前空間轉(zhuǎn)錄組很難達到單細胞水平吊说,往往一個spot中包含了1-10個細胞论咏,這就會導致每個spot嚴格來說是一個小的bulk測序,如果spot包含多個不同細胞類型的細胞颁井,導致spot基因表達特征會丟失厅贪。
如圖提供了10X 空轉(zhuǎn)測序方案,我們可以看到一張 slide 有 4 個捕獲區(qū)域雅宾,也就是說可以處理 4 張冷凍切片养涮,每個捕獲區(qū)域包含了5000個spots,因此我們每張切片最多獲得不超過5000個spots的基因表達信息眉抬。
空間轉(zhuǎn)錄組分析贯吓,我們可以把每個spots 當作一個細胞,這樣蜀变,單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析流程就可以直接用于空間轉(zhuǎn)錄組分析悄谐。通過對空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行降維聚類,我們可以把spots分為不同的簇库北,分類結(jié)果映射到冷凍切片上爬舰,我們可以直觀看到切片的區(qū)域信息。
Seurat提供了10X空間轉(zhuǎn)錄組分析流程(https://satijalab.org/seurat/articles/spatial_vignette.html)寒瓦。具體的組織切片區(qū)域識別可參考艾倫大腦圖集ABA(在大腦單細胞情屹, 空間轉(zhuǎn)錄組研究中的應用)(http://www.reibang.com/p/5d087fffeb35)
這兒,我們可以明顯的看到杂腰,spots主要是以區(qū)域進行分類屁商,而組織包含的細胞類型信息無法獲得的。
這也是為何我們在空間轉(zhuǎn)錄組中需要單細胞轉(zhuǎn)錄組的原因。
單細胞轉(zhuǎn)錄組可以精確的提供組織的細胞類型信息蜡镶,這可以為判斷空間轉(zhuǎn)錄組的細胞類型提供參照。目前很多算法出現(xiàn)(如MIA),可以根據(jù)單細胞提供的細胞類別信息恤筛,判斷每個spot最可能的細胞類型官还。
例如,通過結(jié)合單細胞cortex的單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集毒坛,使用seurat提供的‘a(chǎn)nchor’-based 方法望伦,我們可以把單細胞細胞類別標簽映射到空間切片spots上。如圖 Fig 4煎殷,大腦皮層最外層L1最可能是Astro細胞屯伞,第L2/L3層是單細胞識別到的L2/3 IT細胞。
因此豪直,我們可以為每個區(qū)域的每個spot打上細胞類別標簽劣摇。反之,我們可以發(fā)現(xiàn)單細胞數(shù)據(jù)中的細胞來源于組織的具體哪個區(qū)域弓乙。這將為研究細胞分化末融,細胞通訊提供最直觀的信息。
總之暇韧,我認為空間轉(zhuǎn)錄組提供的空間信息勾习,可以為單細胞轉(zhuǎn)錄組中細胞的來源空間位置提供空間參照,而單細胞轉(zhuǎn)錄組細胞類別信息可以解決空間轉(zhuǎn)錄組不是單細胞精度的問題懈玻。兩種技術(shù)結(jié)合分析巧婶,將獲得更多可靠,有意義的結(jié)果涂乌。
目前艺栈,一些文章也使用了這兩種前沿技術(shù)綜合分析÷钐龋《Cell》上發(fā)表的《Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma》眼滤,使用了10x Genomics單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和Visium空間基因表達解決方案,分析了cSCC腫瘤和基質(zhì)細胞亞群历涝,它們相互作用的空間微環(huán)境诅需,以及它們參與的癌癥通訊基因網(wǎng)絡。(內(nèi)容可查看文章https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867420306723)
如圖Fig 5荧库,首先測序了10個皮膚鱗癌病人的樣本堰塌,和對應的正常樣本;然后用單細胞RNA-seq方法對單個細胞的RNA進行分析分衫;接著用空間轉(zhuǎn)錄組方法场刑,對組織的空間表達模式進行分析;最后用MIBI蚪战,也就是多重離子束成像進行分析牵现,也就是對選定的蛋白質(zhì)做空間表達分析铐懊。