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2024年国自然的放榜已经告一段落，回顾2024年国自然医学部中标项目，从中标项目数来看，不难发现研究热点依然为免疫（985项），巨噬细胞（706），除此之外，排名前十的还有线粒体、铁死亡、自噬、干细胞、外泌体、RNA甲基化修饰、泛素化等。
免疫学与免疫调控是近年来持续资助的热点，如巨噬细胞、T细胞、中性粒细胞等领域的研究，也取得了显著的成果。
预计2025年免疫学仍然是科研资助的热点方向。空间组学技术是生命科学领域的一场革新，实现了从组织向单细胞分辨率的迈进，为疾病的发生、发展、诊断和治疗的生物学机制提供了新的视角，推动了精准医疗的发展。
本期小编主要梳理了空间多组学技术在免疫方向的研究方法，希望对您2025年的国自然申请有所启发。
1.单细胞分辨率的空间组学研究方案
随着空间组学技术的不断发展，对分辨率的要求也越来越高，目前CosMx SMI、Xenium、Visium HD和Stereo-seq技术均已实现了单细胞分辨率。其中前2个是基于原位成像技术的单细胞空间组学，而后2个是基于NGS测序技术，研究人员利用这些技术，可以更深入地理解细胞如何在组织中相互作用，以及它们如何响应外部刺激，已经发表了一些高质量研究文章（表1）。尤其是在肿瘤免疫领域，单细胞原位空间组学技术应用非常广泛，它能够提供细胞在肿瘤微环境中的精确位置信息，揭示细胞间的相互作用及细胞功能的异质性。
表1：单细胞原位空间组学SMI代表性研究文章
由于技术种类比较多，我们可根据标本的类型（如新鲜组织，FFPE，穿刺条），物种类型（人，小鼠，大鼠等），感兴趣靶标等因素进行综合选择。以适用于临床FFPE样本可拼片的SMI技术为例，应用方案主要分三种场景：
1. 单细胞测序+SMI
补充单细胞测序的空间位置信息，交叉还原真实的组织微环境。针对人的样本，SMI有1K和6K不同基因列表的panel，小编建议优先考虑6K。
图1. 摘自列表文献5
2. SMI/Xenium+DSP
这两种技术结合有不同的应用方法，可以将SMI作为探索工具，发现了某些关键的免疫细胞类型后，DSP作为验证工具对特定的细胞类群进行圈选，分割，测序，在不同组内研究特定细胞类型的全转录特征；另外也可以先进行DSP的研究，在免疫微环境中发现某些差异基因或者细胞类群，再利用SMI/Xenium技术进行空间互作和空间特征表达的研究。这类研究方法需要根据第一步的研究基础，选择合适的SMI或xenium检测panel，确保关注的基因在检测panel里。
图2. 摘自列表文献6
3. SMI discovery panel+mIF验证
SMI 6K panel的设计几乎涵盖了整个生物学过程所涉及的所有通路，超多靶向的单细胞空间原位表达信息可以实现精细的细胞分型。在组织FFPE样本中，SMI 6K检测性能已经接近FFPE样本的单细胞测序。并且由于组织样本做单细胞测序需要较高的样本起始量，因此一定程度上SMI 6K是比较稳妥的替代方案。以SMI 6K作为一个探索发现工具，感兴趣的空间特征基因或者细胞类型后续设计多重免疫荧光panel进行验证，是一个值得借鉴的研究方法。
表2. CosMx 8种FFPE组织类型的6K检测性能
（来源于nanostring官网）
2.靶向空间全转录组（DSP WTA）
空间蛋白组（DSP IO proteome atlas-570 protein）研究方案
DSP是空间组学研究领域领先的技术平台，主要是针对特定的功能单元、细胞亚群和特定组织结构进行空间原位的全转录组或几百种蛋白表达谱分析，通过该技术平台在肿瘤、免疫、神经、发育等各个领域的研究内容备受顶级期刊的青睐。在国自然研究热点领域中，DSP已经运用到免疫细胞(包括巨噬细胞，中性粒细胞，T细胞等)的研究中，发表了不少高质量的文章。主要集中在肿瘤免疫微环境，肿瘤异质性，药物应答响应机制，临床队列标志物研究等。小编汇总了裕策发表的部分DSP文章，梳理出DSP的三个应用方法。
表3：裕策生物合作发表部分DSP文章
1. 单细胞测序+DSP
单细胞分析得到的marker基因、细胞群体和相互作用关系，通过DSP来定位空间分布，描绘空间信息，解释差异现象。通过DSP得到的空间差异的基因或细胞群体，帮助单细胞更快更准确的找到marker基因或细胞群体。
图3. 单细胞测序与DSP联用示意图
2. DSP WTA+RNAscope/mIF验证
DSP全转录组技术可作为探索工具，发现特殊的基因和细胞类型，采用RNAscope或者mIF进行验证。
3. DSP蛋白+mIF验证
此种结合方法适合临床队列标志物转化研究。
图4. 摘自DSP文章列表文献2
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