随着近几年分子成像技术和生物信息学算法的不断进步，目前空间生物学技术已经能够达到单细胞，甚至是亚细胞的超高分辨率。空间分辨率上跨越式的进步为生命科学和转化医学的几乎每个领域都带来了革命性的变化。从事医学研究和基础生物学研究的科学家和研究机构都在密切关注和了解最新空间生物学技术性能表现的关键指标，来帮助选择适合自己研究项目的空间生物学技术，真正促进研究进展和新发现。
本篇文章主要针对目前主流的商业化单细胞空间原位技术平台的关键性能指标之一：检测灵敏度进行介绍，并结合用户最新产生的真实数据进行了性能表现分析，为空间生物学平台的选择提供来自更多视角的参考。
单细胞空间原位技术检测灵敏度比较
研讨会回放（含中文字幕）
对于不同单细胞空间原位技术的检测灵敏度比较通常可以从每个细胞检测到的转录本数目中得以体现。对于CosMx SMI而言，能够检测尽可能多的mRNA是设计CosMx检测方案的初衷和特点，目前已经实现了对>6000-plex RNA靶标的单细胞空间原位检测。超多靶标的检测能力也使得对于CosMx SMI检测灵敏度的评估可以遵循与scRNA-Seq类似的评估方法，即统计每个细胞检测到的转录本数量。
注：平均每个细胞检测到的转录本数会因所研究的样本和所使用检测panel的不同而表现出较大差异。使用1,000-plex RNA检测Panel对5 um厚的FFPE样品进行检测，单个细胞检测到的转录本数目范围从每个细胞100个转录本到多达1,500个转录本不等，主要取决于样本状态（如样本固定时间、样本储存时间、温度、样本所暴露于氧气/湿度等）和样本切片制备完成至上机检测中间的存储时间，而样本状态所导致的单个细胞检测的转录本数目较低是所有空间组学技术所面临的共有问题。
主要结论
实验设计：
研究人员采用的检测样本是来自两位患者的结肠组织，并在完成切片后的一周内进行了上机检测。两份样本分别送往西北大学的CosMx SMI实验中心和Xenium实验中心同步进行检测。
采用的检测方案：
CosMx SMI平台：CosMx 6K Discovery Panel；
Xenium平台：Xenium Prime 5K Assay。
主要参数表现：
1 Preliminary data presented for two samples combined
2 Cells defined by respective platform segmentation algorithms
3 Filtered cells CosMx: <5 counts/cell and Xenium: <50 counts/cell
4 Overlapping targets utilized between panels (n ~ 2550)
考虑到CosMx 6K Discovery Panel和Xenium Prime 5K Assay两个检测方案中所包含的靶标差异，研究人员一方面分别比较了两个Panel分别在单个细胞中检测到的转录本和基因数；另一方面，研究人员挑取了两个panel中的重合基因（～2550个），并对两个平台对这些重合的基因靶标的检测效果（单个细胞平均检测到的转录本数和基因数）进行了比较。
主要结论：
CosMx 6K Discovery Panel所包含的靶标数是Xenium Prime 5K Assay所包含靶标数的～1.2倍。但无论是单独分析两个panel中的全部靶标，还是分析两个panel的重合基因，针对每个细胞中检测到的平均转录本数目，CosMx 6K Discovery Panel是Xenium Prime 5K Assay的2.2～3.5倍；每个细胞中检测到的平均基因数，CosMx 6K Discovery Panel是Xenium Prime 5K Assay的2～3倍。
其他比较研究
全球多个研究团队开展了针对单细胞空间生物学技术的性能比较研究。比如以下两项研究针对10X Genomics公司的Xenium平台与NanoString公司的CosMx平台和Vizgen公司的MERSCOPE平台进行了比较。作为早期的技术性能比较研究，这两项研究的实验设计具有不同的特点，但对实验设计的科学性考虑有欠严谨，也从侧面启示了后续平台性能比较研究在项目设计时需要考虑到的关键点和需要规避的问题。
进行多个生物重复是得到可信结论的基础
进行多个生物重复是得到可信结论的基础：
提高研究结果的可靠性和可推广性；
降低根据有限数据得出不准确结论的风险。
在该研究中，研究人员仅采用了一个生物学样本，两个技术重复。基于该实验设计得到的有限数据缺少统计学意义，其结论是否能够具有代表性存疑。
控制变量的重要性
控制变量的重要性：
严格控制变量决定了技术比较研究的严谨性；
一致的样品制备时间至关重要，避免由于样本差异造成的偏差；
在该研究中，针对不同平台的，研究人员使用了不同质量的检测样本，切片的存放时间有显著差异和偏向性，因此无法将得到的比较结果归结于技术性能的差异。
针对CosMx样本处理和实验操作，NanoString提供了官方的指导和推荐。该研究未遵循官方建议的CosMx样本处理指导进行检测，无法代表CosMx正常的性能表现。
CosMx™ SMI单细胞空间原位成像系统
CosMx™ SMI是一个突破性的单细胞空间原位成像平台，结合了超高分辨率成像技术和多靶标检测能力，能够对组织切片中6000+种RNA和64+种蛋白质分子进行单细胞和亚细胞分辨率的原位成像，支持研究人员实现精准透彻的生物学解析。
众所周知，FFPE样本中的RNA和蛋白质通常质量较低，尤其是RNA往往降解严重，使得对于FFPE样本的分子检测分析极具挑战性。CosMx™ SMI系统具有简单的样本制备流程和稳定的原位杂交化学原理，并能够兼容多种组织类型（如新鲜冷冻（FF）、福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）、组织芯片（TMA）、类器官等），在单细胞分辨率上实现RNA和蛋白质在组织细胞原位精细的可视化展示和精准的定量分析。
超多靶标的单细胞空间原位表达信息不仅可以实现精细的细胞分型，绘制单细胞空间图谱，详细展示细胞邻域和组织微环境，同时还支持细胞配受体检测，在真实的组织空间背景下推进您对细胞间相互作用、细胞通讯和细胞状态的深刻洞察。
CosMx™ SMI应用包括：
单细胞空间图谱：发现不同细胞类型，绘制其组织空间定位；
差异表达分析：基于空间背景的单细胞转录组差异表达分析；
解析细胞状态和细胞功能；
细胞邻域分析：组织微环境的空间表型；
细胞通讯：配体-受体相互作用；
转录本和蛋白的亚细胞定位；
生物标志物的发现和验证。
