空间组学（spatial omics）技术的出现，为理解遗传信息转化为细胞表达异质性和组织结构特异性分布铺平了新的道路。这一技术通过整合空间信息与遗传学、转录组学、蛋白质组学等多组学数据，使研究人员能够以前所未有的方式发现和解释器官功能、胚胎发生、物种进化和疾病发病机制相关的各种生物现象 [1]。其中，华大自主研发的Stereo-seq技术基于高通量测序技术，借助空间多组学，实现了亚细胞级别精度和超大视场，极大地推进了生物学从无序分子测量到空间、时间维度的进步，为生物信息解读提供更广阔的视角。
CellBin作为华大时空组学技术Stereo-seq的一站式细胞分割方案，支持多场景、多尺度的一站式空间单细胞分割服务，助力用户获取到准确的单细胞解读方案，拥有不可替代的优势。上一期，我们详细介绍了CellBin的原理及优势，点击查看详情>>>Stereo-seq细胞分割CellBin，精准单细胞研究利器
本期，我们将探讨CellBin的应用场景及其具体表现。
CellBin多场景展示
CellBin算法包重点支持Stereo-seq时空组学技术的数据，支持多样化物种、器官组织，如动物组织（图1a-c）及植物组织（图1d）。CellBin包内含有多种分割算法，支持多种染色类型，具体如下：ssDNA染色（图1a），H&E染色 （图1b），DAPI染色 （图1c），CFW染色（图1d）。
大量数据测试显示，CellBin分割均能表现较好的效果，可为研究人员提供更好的单细胞级别的空间组数据。
图1. CellBin多场景分割效果展示，第一列是整个样本的单细胞空间组数据聚类表现，第二列是聚类的局部细节展示，第三列是染色图局部细节展示，第四列是细胞分割的局部细节展示，红色代表细胞或细胞核分割，绿色的是自研CellBin分割修正结果，以便获得更准确的细胞边界和更多的表达量；a）小鼠睾丸，ssDNA染色； b）小鼠脑，H&E染色； c）小鼠嗅球，DAPI染色；d）拟南芥种子，CFW染色（暂未推出试剂盒产品）[3]
CellBin关联产品解决方案及染色
CellBin支持Stereo-seq技术相关的试剂盒产品解决方案，具体如下：
▶ 时空转录组FF：
▪ 产品介绍：
正式发布 | 时空转录组FF V1.3：提质增效，实现更高捕获与更精细空间探索
（详细产品资料可移步官网查看下载https://www.stomics.tech/products/Stereo-seqChipsandReagentKits）
▪ H&E染色Demo数据及其CellBin展示：
▪ ssDNA染色Demo数据及其CellBin展示：
▶ 时空转录组FFPE：
▪ 产品介绍：
（详细产品资料可移步官网查看下载https://www.stomics.tech/products/Stereo-seqFFPE）
▪ ssDNA染色Demo数据及其CellBin展示：
▶ 时空转录组大尺寸芯片：
▪ 产品介绍：
大显神通 | Stereo-seq大尺寸芯片助力高分文章发表
（详细产品资料可移步官网查看下载https://www.stomics.tech/products/stereo-seq-transcriptomics-large-chip-design）
▪ ssDNA染色Demo数据及其CellBin展示：
目前，CellBin工具包已经封装在SAW软件中[4]，成为自动流程的一部分，方便用户使用（图2），如需了解算法及代码细节可以参考论文[2,3]。CellBin算法支持的染色类型如图2b所示，H&E暂仅支持FF的自动分割。我们将持续拓展更多算法及应用场景支持，敬请期待。
图2. CellBin在SAW的流程位置及CellBin的染色类型支持；a）CellBin 与SAW流程的关系示意（详情请参照SAW说明文档https://stereotoolss-organization.gitbook.io/saw-user-manual-v8.1）；b）CellBin分步流程与所支持染色类型的对应关系
StereoMap软件中CellBin操作演示
StereoMap软件可提供方便、高清的可视化功能，助力用户轻松探索Stereo-seq生成的数据、并查看CellBin 结果（说明文档https://www.stomics.tech/service/new-StereoMap.html）。图3a展示了可视化模块的界面布局。将SAW生成的.gef 表达矩阵文件 和 .rpi 图像金字塔文件拖入到StereoMap软件中，可直接展示表达矩阵热图及染色图像（图3a 图左）。点击 Binsize 的下拉列表为空间表达矩阵的热图选择合适的分辨率进行展示（图3b 图中）。图层菜单主要是控制数据在画布中的展示方式，分为图像图层和主分析图层，点击图层名称或点击图层名称的展开箭头即可打开图层控制面板，调节归一化、透明度、散点大小、颜色等（图3b 图右）。通过Feature菜单（Feature Menu）、图层菜单（Layer Menu）、Group菜单（Group Menu）的选择调整，StereoMap可以任意查看矩阵及图像的整体和细节。
图3. StereoMap 查看CellBin结果演示；a） StereoMap 主页面，顶层图像为表达矩阵热图，底层为染色影像图。b） 导入数据后的表达矩阵热图及染色图像展示（左），Binsize 选择（中）和图层菜单（右）展示
图像图层的Image、CellMask和CellMask_adjusted分别代表染色图、细胞分割以及细胞边界扩展10个像素的细胞分割。如需展示不同图层的叠加效果，可以同时勾选不同图层。
以鼠脑样本的CellBin结果为例，展示各个图像图层可视化的操作及细节调整。首先在binsize列表勾选cellbin，同时勾选图像图层中的Image和主分析图层中的Cluster可以展示在染色图上的聚类分析结果（图4a）。如果想展示在染色图上的细胞分割效果，需要同时勾选Image和CellMask（图4b），同理，同时勾选Image和CellMask_adjusted展示的是在染色图上细胞边界扩展10个像素的细胞分割效果（图4c），图4d 是配准图上同时展示细胞分割结果及细胞修正扩展10个像素的结果。
图4. StereoMap 展示鼠脑样本；a）鼠脑的聚类结果；b）配准图上的细胞分割结果；c）配准图上的细胞修正后的分割结果；d）配准图上细胞分割结果（红色）及细胞修正扩展10个像素的结果（绿色）同时展示
下一期，我们将会为您带来CellBin输出各类文件的说明及使用，敬请期待。
SAW和StereoMap的获取链接:
https://en.stomics.tech/products/stomics-software/stomics-offline-software/list.html
参考文献
[1] Liu L, Chen A, Li Y, et al. Spatiotemporal omics for biology and medicine[J]. Cell, 2024, 187(17): 4488-4519.
[2] Li M, Liu H, Kang Q, et al. CellBin: a highly accurate single-cell gene expression processing pipeline for high-resolution spatial transcriptomics[J]. Biorxiv, 2023: 2023.02. 28.530414.
[3] Zhang B, Li M, Kang Q, et al. Generating single-cell gene expression profiles for high-resolution spatial transcriptomics based on cell boundary images. GigaByte. 2024;2024:gigabyte110. Published 2024 Feb 20. doi:10.46471/gigabyte.110
[4] Gong C, Li S, Wang L, et al. SAW: an efficient and accurate data analysis workflow for Stereo-seq spatial transcriptomics. GigaByte. 2024;2024:gigabyte111. Published 2024 Feb 20. doi:10.46471/gigabyte.111
内容 | 李美、张莹、梁漫琪
排版 | 小飞鱼
审核 | 庄雯、郭浩冰、黎晓玲
特别关注
为了助力研究人员更好地利用空间组学技术开展科研，欧易生物联合华大时空组学，将于2024年12月3日14:00-17:30举办“匠“芯”独出·见微知著——时空组学技术前沿应用”线上研讨会。本次研讨会邀请到了同济大学医学院人体解剖与组织胚胎学系副主任周爽副教授、华大生命科学研究院主任科学家白寅琪博士、华大生命科学研究院应用科学家郭浩冰博士和上海欧易生物医学科技有限公司生物信息研发总监陈灏博士等专家，分别讲解人体正常器官和病理组织结构、时空算法的Cell新成果、时空转录组FF V1.3的产品亮点及空间转录组和空间代谢组联合分析。
点击链接报名，即可免费参与>>>Cell作者、同济大学等专家齐聚云端，时空组学技术前沿应用线上研讨会邀您参与
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