小记者今天看到一篇很炸裂的Cell文章，炸裂之处在于文章有本科生共一参与发表，很多科研人终其一生都难以达成的目标，被一个本科生实现了，就说羡慕不羡慕！
这位本科生就是西北大学首届华大创新班毕业生，生命科学学院姚佳俊同学。他在本科联合培养期间参与的华大生命科学研究院研究项目成果，于11月12日以共同第一作者在Cell在线发表，论文题为Spatiotemporal modeling of molecular holograms。
公众号回复“999”领取原文PDF，文献编号：241120
该文章由华大生命科学研究院联合斯坦福大学医学院等机构合作研究，斯坦福医学院邱肖杰教授为文章第一作者，并与华大生命科学研究院白寅琪博士、刘石平研究员、徐讯研究员，以及武汉大学马佳义教授共同担任通讯作者。麻省理工学院博士生Daniel Y. Zhu、武汉大学博士生卢意帆、华大生命科学研究院与西北大学联合培养本科生姚佳俊、华大生命科学研究院-中国科学院大学博士生荆泽华、Ginkgo Bioworks研究人员Kyung Hoi Min、华大生命科学研究院博士后成梦南为共同第一作者。借鉴物理学、地理学、经济学等多个跨学科领域的数学模型，开创性开发了三维时空建模工具包Spateo，使空间转录组学技术能够精细地重构器官三维结构、系统地量化时空动态过程。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。
研究背景
空间转录组学能够准确反映细胞的空间排布和基因的原位表达，帮助科研人员从时间和空间维度上认知每个基因和细胞，成为重新认知器官结构、生命发育、物种演化和定义疾病的底层工具。对于时空组学技术生产的原始数据，需结合算法工具进行处理、分析，进而找到在空间分布上具有意义的细胞和基因表达。然而，由于该技术的创新性，现有工具包大多仅侧重于空间原位信号的可视化，而缺乏系统性分析数据的方法。
主要研究内容
该研究开发了三维时空建模框架 Spateo (开源https://github.com/aristoteo/spateo-release)，并将其应用于 E9.5 和 E11.5 年龄段的三维小鼠胚胎发生图谱，捕获了 800 万个细胞。Spateo 实现了可扩展、局部、非刚性配准、多切片细化和网格校正，以创建整个胚胎的分子全息图。它引入了数字化方法来揭示从亚细胞到整个器官的多层次生物学，沿着出现的三维结构（如中脑-后脑边界（MHB）等次级组织者）的正交轴识别表达梯度。Spateo 还进一步联合建立了细胞间和细胞内相互作用模型，以剖析三维结构中的信号景观，包括内侧限区（ZLI）。最后，Spateo 引入了细胞迁移的 “形态计量矢量场”，并结合空间微分几何揭示了非对称小鼠心脏器官发生和其他方面的分子程序，将宏观变化与分子动力学联系起来。因此，Spateo 能够在三维空间中从分子水平研究器官生态学。
由此可见，Spateo工具包提供了四种核心创新性算法，主要优势在于：
n三维重建算法：普适性强，更高精度、更低成本实现三维重建
n区域数字化和细胞互作算法：识别细胞上下游调控网络，有望助力临床应用
n形态计量向量场算法：关联宏观组织与微观基因，为发育、疾病研究提供新见解
姚佳俊在该研究中主要负责3D模型的生成、形态测量与体积分析、形态学骨架构建、形态发生预测以及开发Spateo-viewer可视化工具。
写在最后
这个工具包可以算是时空算法工具包中的“天花板”的存在了，如此复杂的研究，本科生还能拿到共同一作，可见后浪多么强劲，前浪不努力往前爬迟早被拍在沙滩上啊~时空算法工具包的不断开发和更新也预示着空间转录组的极速发展，空转现在是发高分和顶刊的绝佳手段，并且现在空转不是只能测序，做公共数据挖掘和生信分析的可行性也很高，想冲击高分、打造自己代表作的朋友欢迎上车！复现路上有困难可以随时联系小记者！专业生信分析团队，十年分析经验，思路设计、个性化分析都不在话下，助力你的科研一路畅行！想自学R语言、机器学习的朋友也可以看一看线上视频课，随到随学，点击链接结听课！
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