技术空间转录组

空间转录组是在组织原位检测基因表达的一种技术，与bulk RNA-seq或单细胞转录组测序相比，空间转录组避免了组织中细胞位置信息的丢失，使得我们在检测基因表达的同时获得基因在组织内部的空间位置信息。正是由于空间转录组可以从多维度解析生物学过程的特点，近年来关于空间转录组无论是在技术开发，还是大规模应用或商业化，都得到蓬勃发展。例如2019年4月，Science发文通过空间转录组揭示ALS（肌萎缩侧索硬化症，又称渐冻症）分子病理的时空动态；2019年8月，Nature在线发表了景乃禾团队解析小鼠早期胚胎细胞的时空表达数据；2020年9月，Cell上发表了一篇利用空间转录组解析人鳞状细胞*的文章；2021年1月，Science发表了将组织扩展和原位RNA测序结合起来的新型空间转录组技术ExSeq；2021年4月，10x Genomics公司宣布了新一代FFPE空间转录组商业化解决方案。过真实研究案例聚焦包括单细胞转录组、单细胞基因组、单细胞代谢组、空间转录组。技术空间转录组

10x Genomics空间转录组技术的准确性高吗？下图是一个将10x Genomics空间转录组技术应用于小鼠海马体研究的案例。A图为脑组织切片的HE染色结果，从10x Genomics空间转录组分析结果中，可以清晰看到Tmsb4x（B图）和Selenow（C图）在海马体区域高表达，和已知的研究结果一致性较高。开展10x Genomics空间转录组需要做哪些准备？空间转录组是一项十分前沿的技术，涉及到很多细节方面的准备工作，例如组织类型的选择、前期预实验的设计、病理区域的确认等一系列内容。而且实验中存在很多不确定性因素，处理不慎容易导致整个项目失败。技术空间转录组空间转录组相关的显微解剖技术通常分为两类：机械和光学。

空间转录组的一般流程。将准备好的新鲜冷冻组织切片放置于空间转录组芯片上。每个细胞中的RNA分子都包含着基因表达的信息。组织切片成像，以检索组织学信息。这样就可以看到一个细胞或一组细胞在组织中的位置。空间转录组芯片上含有上千个捕获的spot，这些捕获探针的 Poly-T 尾可以结合RNA分子的 Poly-A 尾。这些阵列的排列顺序就像一个棋盘，带有相同身份条形码（barcode）的探测位于同一个正方形中。这样就可以确定每个捕获探针及其结合RNA的来源。组织切片固定。该芯片包含一个与组织切片一起成像的视觉可检测框架。

10x Genomics空间转录组的实现原理是什么？10x Genomics空间转录组用于文库构建的每张载玻片上有四个捕获区域，每个捕获区域的大小为6.5x6.5mm，包含5000个被条形码标记的点（barcoded spots），每个点的直径为55 μm，点和点之间中心的距离为100 μm，并且每个点都有一个barcode序列。组织切片的细胞中会释放出mRNA，迁移到每个spot的mRNA会被标记上相应的barcode序列，然后进行文库构建并进行测序。根据数据的条形码信息对数据进行分析，以确定哪些数据来自哪个位置，从而实现空间基因表达的可视化。 空间转录组使得我们在检测基因表达的同时获得基因在组织内部的空间位置信息。

空间转录组的应用有哪些？一、构建空间转录组图谱：借助于空间分辨的单细胞转录组学，建立图谱可能是在分子水平上研究生物体结构的重要步骤。目前的多项研究通过单细胞转录组技术结合空间转录技术，得到多个***的时空转录组图谱（相关研究后续会在如下专辑更新）。二、描绘胚胎发育和空间蓝图：胚胎发育是一个复杂的过程，其中动态变化在生物分子水平上迅速发生。对这种微观变化的时间和空间方面的分析都具有挑战性。预期使用空间转录组学技术可以表征胚胎发育的空间表达蓝图。10X Visium空间转录组的实验主要分为两部分：组织学板块和组学板块。技术空间转录组

空间转录组测序技术在进行 HE 染色的同时需要保证获取组织基因表达信息。技术空间转录组

空间基因表达技术能够在保留空间背景信息的同时，多角度测量转录组谱。然而，现有的分析方法并没有解决技术分辨率有限或有效利用空间信息的问题。来自美国的科研团队开发了BayesSpace，这是一种完全贝叶斯统计方法，它使用来自空间邻域的信息来增强空间转录组数据的分辨率并进行聚类分析。基准测试证明BayesSpace在识别具有相似表达谱的空间簇和提高空间转录组学分辨率方面的效用，其既克服了有效利用空间信息进行表达数据聚类的挑战，又克服了目前空间转录组技术分辨率有限的问题。技术空间转录组

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