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现在生信已经很卷了，但是！什么时候都不缺卷王，今天果叔看到的这篇属实又把我秀到了，不论从工作量来看，还是从结果展现角度来看，这篇能发到Cell顶刊的空间转录组研究论文，实力都相当强悍！都是同行欣赏，图要不要这么漂亮哇~
图源网络
长话短说，该研究近期才刚发表，由中国科学院动物研究所、北京基因组研究所、华大研究院等机构联合完成的研究，首次揭示了雄性小鼠衰老过程中多个组织的空间转录组变化，发现免疫球蛋白 G（IgG）积累与衰老相关，可能是衰老的一个重要标志。对九个不同组织（海马体、脊髓、心脏、肺、肝脏、小肠、脾脏、淋巴结和睾丸）在衰老过程中的变化进行了全面且系统的研究。
另外作者还引入了“组织结构熵”（OSE）来量化组织衰老过程中的结构紊乱程度，这是一种创新的衡量方式：通过将组织分割为结构单元，基于基因表达相似性和空间距离定义距离度量，进而计算熵值，能够更精确地描述衰老对组织结构的影响。总的来说，作者不仅关注了整体组织的衰老变化，还深入到细胞类型特异性的层面，非常的全面，呈现出来的结果也是一场视觉盛宴呢，果叔都直呼看不够啊~PS：有一说一，这篇文章的生信部分和代码有不少可借鉴学习的地方，果叔会放在后面跟大家分享。日常分析数据，总被电脑拖慢速度的小伙伴，不妨考虑加上服务器配置，独享简直不要太省心~新朋友可试用
题目：空间转录组景观揭示了免疫球蛋白相关衰老作为衰老的标志
杂志：Cell
影响因子：IF=45.5
发表时间：2024年11月
公众号后台回复“111”领取文献资料，文件编号：241112
研究背景
衰老过程中，生物体组织的空间结构和功能完整性下降，单细胞转录组学无法反映细胞在组织中的原位信息，而空间转录组学可将细胞位置与测序数据关联。此前该技术已用于多种组织器官的研究，但衰老过程中空间结构变化机制仍待深入探究。
数据来源
研究团队对年轻（2个月）和年老（25个月）雄性小鼠的9种组织进行空间转录组RNA测序（stRNA-seq），获得了1,535,191个高分辨率位点，平均每个位点1,450个基因。随后通过标记基因注释，确定了71种不同的位点类型，涵盖多种组织和器官中的已知细胞成分。
研究思路和代码
1.总体复现性还是很强的：详细描述了从原始数据（Stereo-seq测序数据）处理到建立空间转录组图谱的完整流程，包括数据清洗（过滤低质量位点和基因）、标准化（使用Scanpy进行样本归一化和整合）、降维（PCA、UMAP等）以及聚类分析等步骤。
2.运用了一系列成熟的生物信息学工具和软件包：Scanpy、Seurat、clusterProfiler、Metascape等，同事作者结合自定义脚本实现了特定的分析功能（计算AdjacencyScore、SSS相关分析等）。
3.自定义代码公开在：https://github.com/zhang-bin-98/A-spatial-transcriptome-landscape-of-mouse-aging，想复现结果或者进一步分析的朋友可以网页上查看，有代码相关问题，果叔随时能帮你解决。
研究结果
1.构建年轻和年老雄性小鼠多组织空间转录组图谱
通过Stereo-seq技术，对这些组织进行SA-b-Gal和SPiDER-bGal染色分析，发现老年小鼠的阳性染色增加，呈现组织特异性的拓扑模式。此外，CD45阳性免疫细胞数量在多个组织中增加，这是与年龄相关的慢性炎症的特征。研究还观察到老年小鼠肝脏中炎症区域扩大，以及中枢神经系统的主要免疫细胞——小胶质细胞在海马体和脊髓中的增加，这表明神经炎症的存在。在心脏和肠道中，纤维化水平升高，而在多个老年组织中观察到内皮细胞（CD31+）数量减少，海马体齿状回中新形成的神经元（DCX+）减少，指向微血管密度和神经生成受损。通过空间转录组RNA测序（stRNA-seq），研究人员获得了1,535,191个高分辨率斑点，平均每个斑点包含1450个基因，这些基因在不同类型的组织中有所变化。
2.雄性小鼠组织衰老相关的空间组织紊乱
引入了“组织结构熵”概念，在多种老年组织中，OSE增加，海马体、脾脏、淋巴结和肝脏中空间转录组扰动最高。老年组织中免疫细胞的富集，包括小胶质细胞、巨噬细胞和浆细胞，在高OSE区域（R-OSEhigh）中更为明显。此外，细胞身份丧失在R-OSEhigh区域比R-OSElow区域更为普遍。特别是在老年小鼠脾脏中，白 pulp结构破坏和淋巴细胞分散，以及淋巴结中T细胞减少和巨噬细胞增加。补充了4、13和19个月大的雄性小鼠的组织样本，随后进行了高精度的空间转录组分析，发现随着年龄的增长，OSE增加，细胞身份丧失。
3.老年小鼠组织中与年龄相关的基因表达变化
大量与年龄相关的DEGs表现出空间和细胞类型特异性的表达模式。比如，在海马体的神经祖细胞区域、脊髓的灰质中间区域、心脏的室性心肌细胞以及肝脏的区域1肝细胞中，老年诱导的显著变化。在脾脏和淋巴结等淋巴组织中，老年淋巴髓和脾脏红髓中的浆细胞以及淋巴结滤泡中的B细胞变化显著。值得注意的是，即使在相似的细胞类型中，与年龄相关的DEGs也显示出空间异质性。这些DEGs与慢性炎症、线粒体功能障碍和营养感知破坏密切相关。
4.老年小鼠组织中衰老敏感位点(SSSs)的时空映射
作者利用五个在先前研究中广泛使用的衰老基因集与每个组织的斑点类型特异性DEGs相交，计算了每个空间斑点的衰老分数。通过基于衰老分数对斑点进行排名，他们能够识别出不同组织中对衰老高度敏感的区域。将每个老年样本中衰老分数最高的前5%的斑点定义为SSSs。分析显示，SSSs的衰老分数强度在SSSs中心达到峰值，并向外周细胞逐渐降低。结果还发现，与SSSs距离越近，SASP分数越高，而与SSSs距离增加，ATP生物合成过程和细胞周期相关基因的表达水平恢复。说明SSSs作为炎症的中心，以距离依赖的方式损害周围细胞，此外还在多个器官中观察到这种空间模式。
文章小结
该研究强调了组织空间结构变化在衰老过程中的重要性，发现免疫球蛋白 G（IgG）积累可作为衰老的潜在生物标志物，在组织衰老中有促进作用，其结果发现为开发新的衰老检测方法和评估干预效果提供了新靶点。PS：想深度跟班学习基础生信分析、单细胞数据分析、空转等，都可以找果叔帮你安排！实在分身乏术没时间系统学习，放心交给果叔也是ok的，能够在有限的时间里帮你大大提高科研效率！
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