空間轉錄組是在組織原位檢測基因表達的一種技術,，與bulk RNA-seq或單細胞轉錄組測序相比,，空間轉錄組避免了組織中細胞位置信息的丟失,，使得我們在檢測基因表達的同時獲得基因在組織內部的空間位置信息。正是由于空間轉錄組可以從多維度解析生物學過程的特點,，近年來關于空間轉錄組無論是在技術開發(fā),，還是大規(guī)模應用或商業(yè)化,，都得到蓬勃發(fā)展,。例如2019年4月,，Science發(fā)文通過空間轉錄組揭示ALS（肌萎縮側索硬化癥，又稱漸凍癥）分子病理的時空動態(tài),；2019年8月,，Nature在線發(fā)表了景乃禾團隊解析小鼠早期胚胎細胞的時空表達數據,；2020年9月,，Cell上發(fā)表了一篇利用空間轉錄組解析人鱗狀細胞*的文章；2021年1月,，Science發(fā)表了將組織擴展和原位RNA測序結合起來的新型空間轉錄組技術ExSeq,；2021年4月，10x Genomics公司宣布了新一代FFPE空間轉錄組商業(yè)化解決方案,。除大腦以外的其他***的技術現代化,，將為開發(fā)有用的空間轉錄組學地圖集提供廣闊的前景。海南實力空間轉錄組

歐易生物高級技術支持陳老師首先給大家介紹了空間轉錄組學的發(fā)展歷程,、測序流程及原理,。緊接著，歐易生物技術支持姚老師針對目前空間轉錄組學發(fā)表的一系列高分文章進行了方案設計的解析,。姜老師給大家詳細介紹了空間轉錄組項目樣本準備,、切片、貼片等實驗過程及注意事項,，并帶領大家到實驗室實地觀摩了整個實驗過程,，并就其中細節(jié)進行了講解。董老師針對空間轉錄組10x Space Ranger的分析原理及結果進行了詳細解析,，并介紹了使用Seurat包進行數據挖掘的標準分析流程,。什么是空間轉錄組空間轉錄組是在組織原位檢測基因表達的一種技術。

空間轉錄組的一般流程2,。這使得在后續(xù)步驟中覆蓋細胞組織圖像和基因表達數據成為可能,。用我們的滲透試劑對組織進行滲透，這意味著在細胞膜上形成小孔,。RNA分子可以通過這些通道離開細胞,，并與芯片上相鄰的捕獲探針結合。因此，基因表達信息被捕獲在芯片上,。需要通過以下步驟將捕獲的RNA分子中存儲的信息轉換為數據,。cDNA合成是為了創(chuàng)造穩(wěn)定的雙鏈DNA分子。這是必要的,，因為cdna - rna -雜交體的降解速度很快,。此外，這是構建可測序文庫之前的必要步驟,。所有之前收集的信息都被匯集起來,，可以在線訪問。這意味著在實踐中,，您可以查看組織切片的圖像并選擇組織中的不同區(qū)域,。然后你可以確定哪些基因在這些區(qū)域中以什么數量表達。因此,，你可以在一個單一的實驗中進行新分析,。

空間轉錄組的方法和技術有哪些？廣義上講,，現有的生成空間分辨轉錄組學的方法可分為四類：用于空間重建的計算策略和組學實驗的組合,，使用激光捕獲顯微切割（LCM）結合高通量進行直接測量，使用熒光物質的基于圖像的原位轉錄組學 ,，以及基于寡核苷酸的空間條形碼再加上高通量,。每種方法都有其優(yōu)點和缺點?？臻g重構的計算策略：這種計算方法可以充分利用內在基因表達模式或共表達的趨勢,，從單個細胞的大量轉錄組數據中重構細胞間的環(huán)境。然而,，這些推論方法在某些情況下*呈現空間趨勢或特定組織的總體布局,。基于LCM的方法：基于LCM的轉錄組學或基因組學成功地獲得了單個細胞的空間轉錄組,，盡管其通量很低,，但是在可以標記成千上萬個單個細胞位置的多路復用條形碼策略可行之前，將少量細胞的數據粗略地整合到構成***的巨大背景中,，可能具有一定價值,。基于圖像的原位轉錄組學：基于圖像的原位轉錄組學在很大程度上增加了可檢測區(qū)域,，但也存在一些問題,，例如幾種smFISH方法很難從包括信號干擾、轉錄本積累等復雜背景中提取單個細胞,?？臻g條形碼加高通量：費用較高且無法在單個細胞中獲得轉錄組,。細胞通訊是單細胞研究中一個模擬與理解復雜組織生態(tài)系統(tǒng)動力學的適用方法。

廣義上來說,，目前一共有4種解析“空間性轉錄組”的策略：2.第一種是利用計算機算法,，根據單細胞轉錄組數據來模擬重構組織的空間形態(tài)。例如Seurat,，這是一個在單細胞數據分析中***用到的R包,，我們可以利用scRNA-seq數據，加上對markegene進行原位測序的結果來重構組織的空間信息,。3.第二種,，激光顯微切割+二代測序（LCM+NGS）。這種技術對儀器和實驗人員的操作要求較高,，而且獲取的通量也比較低,，如果組織非常珍貴或者研究的內容十分精細，可以考慮這個,。但是這種策略比較難被官方干運用,。4.第三種策略，就是基于高分辨圖像的原位測序,。**經典的是smFISH當然,，這種方法的通量比較低,。當然隨著技術的發(fā)現,，剛發(fā)布的FISH-seq技術通過多輪雜交的方式，已經把測序通量提高到了10000+個轉錄本,。5.***就是“基于空間條形碼（spatialbarcodes）的空間轉錄組技術,。本文主要討論的也就是這種技術。后面主要討論的都是基于這種策略,。 獲取空間轉錄組中各個spot的細胞類型注釋信息,。湖北實力空間轉錄組

空間轉錄組學和 10X Visium 依靠這種微陣列技術，區(qū)別在于微陣列載玻片上的組織上的轉錄本信息,。海南實力空間轉錄組

10x Genomics空間轉錄組技術的準確性高嗎,？下圖是一個將10x Genomics空間轉錄組技術應用于小鼠海馬體研究的案例。A圖為腦組織切片的HE染色結果,，從10x Genomics空間轉錄組分析結果中,，可以清晰看到Tmsb4x（B圖）和Selenow（C圖）在海馬體區(qū)域高表達，和已知的研究結果一致性較高,。開展10x Genomics空間轉錄組需要做哪些準備,？空間轉錄組是一項十分前沿的技術，涉及到很多細節(jié)方面的準備工作,，例如組織類型的選擇,、前期預實驗的設計、病理區(qū)域的確認等一系列內容。而且實驗中存在很多不確定性因素,，處理不慎容易導致整個項目失敗,。海南實力空間轉錄組

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