组织空间分子分析是研究组织功能的关键手段。然而，我们缺乏易于采用、成本低廉且在样本大小和数量方面可扩展的空间转录组学分析工具。2024年10月芝加哥大学Nicolas Chevrier等人描述了一种方法，Array-seq，将经典寡核苷酸微阵列重新用于空间转录组学分析。相关结果发表在Nature Methods杂志上（Repurposing large-format microarrays for scalable spatial transcriptomics）。
大家都知道现在的 Visium，由于商业化和易用性，该平台已得到广泛应用。然而，该平台仍然受到表面积小和成本高的限制。总之，ST 技术的这些差距阻碍了跨领域的广泛采用，也阻碍了对许多组织样本（无论大小）进行详细的空间分子分析，以进行基础和临床研究。作者从携带定制设计探针的微阵列生成Array-seq载玻片，这些探针包含位于已知坐标处的独特条形码两侧的常见序列。然后执行一个简单的两步反应，在微阵列上的所有点上产生 mRNA 捕获探针。
作者设计了带有空间条形码序列的定制寡核苷酸微阵列，由此产生的 ST 兼容阵列携带 974,016 个直径为 30 μm（中心距为 36.65 μm）的点，总表面积为 11.31 cm2，可用于 ST 分析。阵列上的每个点在已知的 x 和 y 坐标处都带有用于定位的独特空间条形码序列、用于定量的 UMI 以及用于捕获聚腺苷酸化转录物的寡核苷酸 (dT)。一张 Array-seq 载玻片可以捕获约 200 万至 2000 万个细胞，具体取决于组织类型以及要分析的组织切片的数量和大小。
图1|使用微阵列在载玻片上组装空间条形码 mRNA 捕获探针
2.Array-seq 产生高质量的 ST 数据
为了测试 Array-seq，首先对小鼠大脑的主嗅球 (MOB) 系统进行了分析。由于 Array-seq 载玻片是从标准显微镜载玻片基质生成的，因此可以使用标准试剂和载玻片扫描仪完成组织切片、固定和染色。Array-seq以高分辨率检测基因、细胞类型和组织学区域生成 ST 图谱。
图2| Array-seq 准确捕获组织中的区域特异性表达模式
3.针对 Visium 平台对 Array-seq 进行基准测试
通过小鼠肾脏切片比较，Array-seq 在点密度、直径和总表面积等指标上优于 ST 分析的黄金标准平台 Visium，同时保持相似水平的灵敏度（例如，每个表面积检测到的基因）和特异性（例如，标记基因的预期空间定位）。
图3|使用相邻小鼠肾脏切片对 Array-seq 和 Visium 数据进行并排比较
4.Array-seq 可实现 2D 和 3D 的高通量分析
利用小鼠肾脏作为测试了 Array-seq 对空间转录组 3D 分析的性能。连续小鼠肾脏切片通过无监督聚类识别并通过组织学证实的每个组织亚区域的标记基因的空间分布与其预期的区域表达紧密一致。
图4| Array-seq 可实现空间转录组的 3D 分析
5.Array-seq在多组织空间转录组的性能
结果表明，扩大每个 Array-seq 载玻片处理的组织数量不会改变数据质量。Array-seq 载玻片的大表面积使得能够以高分辨率和通量生成空间转录组，包括在三个维度上。
图5 |使用 Array-seq 进行多组织 ST 分析
6.Array-seq 可实现整体人体器官分析
结合人脾组织空间分析得出Array-seq 可以对覆盖整个 mRNA 捕获活性表面积的组织切片进行空间分析，从而为切片大小在十几平方厘米内的组织和生物体的整体分析铺平道路。
图 6 |对人类脾脏器官的整体切片进行阵列序列分析
总之，与现有的 ST 平台相比，Array-seq 处于独特的地位，因为它具有大表面积、易于任何实验室采用和低成本，同时保持与标准（10X Visum）相似的灵敏度，这对于实验室预算不足的lab是好的福音。
