空间转录组是一种检测、分析生物体基因表达信息并保留空间特征的技术。自从2020年被Nature Methods评为年度技术，空间转录组技术在生物学、医学、农学等领域研究中应用越来越广泛。与单细胞转录组不同的是，基于测序的空间转录组为了保留细胞的位置信息，通常会在载体（如玻片）上构建带有空间索引的spot，每个spot都包含一个带条形码的DNA引物，该引物具有唯一性，能够标记spot的位置。将组织切片与载体表面接触，由于分子扩散作用，组织中的RNA与引物接触并结合，测序后，即可获得样本不同位置的转录组信息。由此可知，载体上的spot数量与密度将影响到捕获信息的精度。
单个细胞的直径通常在10μm左右。过往由于技术特点与限制，早期文献中常见的空间转录组每mm2只有100个spot，每个spot包含多个细胞，文章的分析精度和呈现效果通常是这样的：
（Wu R et al., 2021）
或者这样，
（Meylan M et al., 2022）
但你是否能想象，如果空间转录组像相机一样拥有百万乃至百亿“像素”（spot），会是什么样的效果？
比如，这样
或者这样
甚至这样：
Stereo-seq是一项基于DNA纳米球测序芯片、可实现超高通量和超高精度的全景式时空转录组技术。其以原位测序的光刻蚀刻芯片为基础，实现高分辨率和大视场。在标准芯片中，spot之间的中心距离为500或715 nm，每50 μm即可提供100个组织RNA捕获点！每个spot包含标记位置信息的coordinate identity（CID）、唯一分子标识符（UMI）和polyT序列。冷冻组织切片在芯片上经过固定、透化，捕获带polyA尾的RNA，再进行逆转录和扩增、构建文库、测序、分析，即可获得该组织切片的空间转录组信息（图1）。
图1 Stereo-seq pipeline。（Step 1，设计阵列芯片；Step 2，确定唯一的空间坐标CID。Step 3，UMI-polyT连接到每个spot以制备捕获探针。Step 4，从组织中原位捕获RNA。Step5，cDNA 扩增、文库构建和测序。Step6，数据分析。Chen A et al., 2022）
得益于极小的spot中心距离，Stereo-seq芯片每mm2具有4百万个spot，常规1cm*1cm芯片具有4亿个spot，10cm*10cm的大芯片更是有百亿量级spot！成功实现亚细胞级的分辨率，相比国际同类技术分辨率提升了40,000倍（图2）。
图2 相较于其他方法，Stereo-seq的spot更小（左上）、分辨率更高（右上）、每100 μm2 spot数量更多（左下）、捕获区域更大（右下）。（Chen A et al., 2022）
Stereo-seq目前已被成功应用到动物胚胎发育、植物发育、脑科学、肿瘤等多个领域，并助力研究人员在Cell、Science、Nature等顶级学术期刊上发表近30篇文章（附图）。
猕猴大脑（Chen A et al., Cell, 2023）
蝾螈端脑（Wei XY et al., Science, 2022）
小鼠胚胎（Chen A et al., Cell, 2022）
大豆根瘤（Liu ZJ et al., Nat Plants, 2023）
相较于其他基于测序的空间转录组学技术，Stereo-seq的最大优势是分辨率极高，大幅度减少了一个spot捕获多个细胞转录信息带来的偏差。除了视觉上的冲击外，高分辨率一方面使组织中更精细结构的研究成为可能，另一方面基于此的生信分析和生物学故事的串联也能更为准确。看到这些图片和主刊文章，你是不是心动了呢？
相关阅读
单细胞+时空原位分析探究人中枢神经系统边界先天免疫细胞的空间景观|时空原位研究范式
联川Cell用户文章：单细胞+蛋白代谢等多组学联合揭示小肠营养双向供给驱动小肠生理功能机制研究
本文系联川生物公众号原创文章，未经授权禁止转载，侵权必究！ 扫描下方二维码
点分享
点点赞
点在看
