又是一篇别人家小孩的产出，本科生一作还拿下了CNS，是谁羡慕哭了，我不说！就在昨天，果叔看到一名西北大学首届华大创新班毕业班的本科生，姚佳俊以共一身份联合斯坦福大学团队，在顶刊Cell上在线发表了题为：Spatiotemporal modeling of molecular holograms的研究论文。说来奇怪，这篇在pubmed上果叔没搜到，从官网上才扒下来的原文材料。有没有发现，最近pubmed的最新的文献好像从11月7日后再没有更新过，那不成真是停更了？？7号果叔记得那不就是“懂王”大胜的那天...长话短说，还是看看文章都展示了什么吧！作者开发的三维时空建模工具包Spateo，能够利用空间转录组学对全器官和胚胎水平的分子全息图进行三维重建和表征，还引入形态计量向量场分析，将宏观细胞形态发生与微观分子动力学相联系，有助于深入理解器官生态的分子机制。该工具包的发布标志着时空组学研究迎来革新性突破，可全面支撑胚胎发育、脑科学、疾病等领域研究，为实现高精度时空生命全景观研究迈出了极为关键的一步。PS：空间转录组数据，不仅数量繁多，分析处理过程还繁杂，这时候别忘了给自己安排一个高速服务器！果叔能帮你配置到位，维护的事情完全不用操心，有果叔~线上课程教学
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公众号后台回复“111”领取文献资料，文件编号：241113在胚胎发生过程中，精确的空间和时间协调的基因表达和细胞间相互作用对于发育生物学的进步和人类健康具有重要意义。尽管单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术已经能够创建时间解析的细胞图谱，但它导致空间信息的关键丢失。Spateo通过空间转录组学(ST)方法解决了这一限制，实现了对胚胎发生过程中时空动态的全面分析。 1)开发Spateo框架，进行3D重建和特征分析；2)应用Spateo于小鼠胚胎发育的3D图谱构建；3)使用Spateo揭示细胞间和细胞内相互作用，以及在3D结构中的信号景观；4)引入“形态测量矢量场”来预测心脏细胞的4D时空迁移路径；5)通过Spateoviewer工具，实现对复杂3D数据集的交互式探索和分析。首先从不同格式读取数据并转换为统一结构，进行单细胞分割和基本数据集预处理。三维重建算法：采用生成式高斯过程方法，包括初始成对对齐、多切片优化和网格校正，可准确重建全胚胎三维结构，在多项基准测试中表现优于其他方法，且计算效率高、鲁棒性强。多尺度空间域分析框架：通过求解单细胞空间图的势函数方程进行数字化，定义特定空间轴，研究生物学层次基因表达变化，如在分析中枢神经系统结构中识别出基因表达模块和空间分布模式。细胞间相互作用建模：基于空间和表达权重构建空间加权图，采用广义线性模型，通过配体模型、配体-受体模型和生态位模型等三类模型揭示细胞间相互作用，其配体-受体模型在预测基因表达方面表现出色。形态计量向量场和微分几何分析：从高斯过程或细胞映射中学习形态计量向量场，计算微分几何量（如雅各布行列式、散度、加速度、曲率、旋度、挠率等），揭示细胞迁移模式和形态变化，如发现心脏迁移的不对称性与结构形成相关。Spateo-viewer：类似“谷歌地球”的网络浏览器，用于数据探索、可视化、三维模型重建和形态分析，支持多种平台，具有高度模块化和可扩展性。 | | |
| E9.5 和 E11.5 小鼠全胚胎三维空间转录组数据集 | | https://doi.org/10.1101/2024.08.17.608366 |
| | http://spateodata.aristoteleo.com/ |
| | 通过 spateo.sample_data.drosophila () 函数获取 |
| | https://doi.org/10.1038/s41587 - 022 - 01483 - z |
| | https://doi.org/10.1038/s41587 - 022 - 01483 - z |
| E9.5 小鼠全胚胎 scRNA - seq 数据集 | | https://doi.org/10.1038/s41586 - 024 - 07069 - w |
| E11.5 小鼠全胚胎 scRNA - seq 数据集 | | https://doi.org/10.1038/s41586 - 024 - 07069 - w |
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图1. Spateo是一种用于单细胞分辨率和全胚胎规模的3D时空转录组学建模的多功能工具，在小鼠和果蝇胚胎上进行了演示 图2. Spateo能够准确、高效和可扩展地重建整个小鼠胚胎的3D分子全息图 图4.一个多尺度、3D感知的数字化和细胞间相互作用建模框架，用于剖析3D小鼠全息图的分子景观 图5. Spateo鉴定了发育中的大脑中靠近丘脑内嗜热菌的细胞间信号传导和细胞内调节网络 图6. Spateo描述了参与不对称心脏器官发生的形态学和分子动力学特征 图7. Spateo-viewer，一个多功能的空间转录组学数据探索Web应用程序，允许交互式3D空间转录组学数据探索、切片对齐、3D模型重建、形态特征和形态发生分析Spateo为研究胚胎发育和疾病机制提供重要工具，有助于生成空间分辨的跨物种细胞图谱，理解组织结构进化，优化形态计量向量场方法以连接基因与形态变化。但研究也受限于测序成本和技术，未来有望随着技术发展进一步优化。PS：还缺少创新思路的朋友，马上都年底了，可得抓点紧了，好思路搭配合适的期刊，投稿才事半功倍！上面两点，自己拿不准都可以找果叔帮你评估、设计方案哦，快冲吧~ 果叔还提供思路设计、定制生信分析、文献思路复现；有需要的小伙伴欢迎直接扫码咨询果叔，竭诚为您的科研助力！
