空间转录组学（Spatial Transcriptomics）是在二维平面上定位mRNA-seq数据的技术。常规的转录组测序可以揭示mRNA的表达信息，但无法获得准确定位；常规的染色显影技术可以揭示特定组织区域的分子特征，但不包含准确、完整的mRNA表达谱信息。为了弥补这个技术缺憾，在一次实验中同时获取RNA的表达信息和RNA的空间位置，空间转录组学的方法便应运而生。空间转录组的核心是含有空间坐标信息的DNA编码捕获热点，能够弥补单细胞测序丢失空间位置信息的缺陷，还原组织的原貌，为生命科学和疾病研究带来更深刻的见解。

云序生物新上线的高灵敏空间转录组测序服务，利用微球陈列芯片原位捕获全转录组信息，可实现在同一样本的组织、细胞、分子多层级进行空间定位，并具有高分辨高灵敏的特点，能够达到10μm的高分辨率，适合于肿瘤、免疫、神经和发育等生命科学和精准医学领域的研究。

 

技术原理：

通过载有紧邻排布的微球芯片，利用微球上的含有空间坐标信息的探针，实现对组织切片上的mRNA分析的原位捕获，再通过cDNA合成、测序及配套的生信分析，获取样本的空间基因表达模式信息。

 

技术优势：

1. 紧邻排布的微球空间密度高，灵敏度更高；
2. 10 μm直径的微球实现超高分辨率；
3. 微球表面探针密度高，捕获更多的基因信息。

 

技术应用：

1. 分析样本在组织、细胞、分子多层级的空间表达模式
2. 定义细胞及功能
3. 研究细胞基因表达与微环境的关系
4. 研究肿瘤、免疫、神经、发育、疾病标志物等生命科学和精准医学领域

 

送样要求：

1. 样本类型：OCT包埋组织块
2. 样本物种：仅限人、大小鼠
3. 样本预处理及运输要求：组织样品尺寸6 mm × 6 mm，厚度约10 μm。OCT包埋，干冰邮寄（具体包埋操作见《单细胞测序&空间转录组测序-样本预处理及运输指南》）。

 

分析内容：

1、标准分析：

（1）数据预处理和质量控制

（2）基因数、UMI总数、线粒体基因比例、核糖体基因比例

（3）数据过滤

（4）降维和聚类分析

* 细胞类型在空间上的映射

* 细胞类型在t-SNE上的映射

* 细胞类型在UMAP上的映射

* UMI映射（spatial、tSNE、UMAP图）

* Gene映射（spatial、tSNE、UMAP图）

（5）细胞类群相关性分析

（6）热图

（7）PCA图

（8）细胞类型预测（spatial、tSNE、UMAP图）

 

2、高级分析：

（1）标记基因的表达分析

（2）标记基因的功能富集分析

（3）细胞轨迹分析

 * 细胞轨迹拟时序UMAP分析

* 细胞轨迹聚类UMAP分析

* 拟时序差异基因表达

* 聚类拟时序差异分析

（4）空间位置特异表达基因

（5）空间聚类

 

数据分析结果展示

 

图1 细胞聚类分析

 

图2 不同细胞类群在空间上的分布

 

图3 标记基因在空间上的表达分布

 

图4 标记基因小提琴图

 

图5 标记基因热图

 

图6 不同组织样本实测结果展示

 

 

高分文章案例解读

主题：从时空角度解析免疫特性的蜕膜基质细胞介导的妊娠早期子宫微环境的建立和稳态维持

原文：Spatiotemporal insight into early pregnancy governed by immune-featured stromal cells.

期刊：Cell             影响因子：64.5             发表时间：2023.9.28

 

研究对由不同的免疫细胞、内皮细胞、滋养细胞和蜕膜基质细胞(DSCs)组装的动态功能蜕膜中心进行了空间可视化和定义，揭示了DSC的转分化轨迹，并发现了一种双特征类型的免疫特征DSC (iDSCs)。结果显示，未成熟的DSCs在脱细胞化起始过程中吸引免疫细胞并在间充质-上皮过渡中心诱导蜕细胞血管生成。iDSCs分别促进免疫细胞募集和抑制，控制血管形成，促进免疫细胞聚集和血管中心的细胞溶解，从而在后期建立个体稳态。有趣的是，功能失调和空间紊乱的iDSCs导致免疫细胞在血管中枢的异常积聚，从而破坏了个体枢纽的规范，最终导致DBA/2-交配CBA/J小鼠的妊娠并发症。

 

 

 

主题：基因编辑猪-脑死亡受者异种肾移植的时空免疫图谱

原文：Spatiotemporal immune atlas of a clinical-grade gene-edited pig-to-human kidney xenotransplant

期刊：nature communications         影响因子：16.6         发表时间：2024.4.11

 

猪的异种移植正在迅速进入临床领域；然而，目前尚不清楚哪种免疫调节方式将有效地控制人类对猪异种移植物的免疫反应。本研究作者将一个基因编辑的猪肾脏移植到一个脑死亡的人类受体中，并进行药理学免疫抑制，利用空间转录组学和单细胞RNA测序研究人类对异种移植物的免疫反应。人类免疫细胞在异种移植后早期的猪肾皮质中并不常见，主要由髓系细胞组成。猪的常驻巨噬细胞和人的浸润性巨噬细胞表达的基因与交替激活的抗炎表型一致。没有明显的人B细胞或T细胞浸润到猪肾异种移植中。总之，这些发现证明了传统的药物免疫抑制可能能够在猪-人相容肾异种移植后早期限制人类免疫细胞浸润到异种移植物中的概念。

 

 

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