空间转录组学（Spatial Transcriptomics）是在二维平面上定位 mRNA-seq 数据的技术。常规的转录组测序可以揭示 mRNA 的表达信息，但无法获得准确定位；常规的染色显影技术可以揭示特定组织区域的分子特征，但不包含准确、完整的 mRNA 表达谱信息。为了弥补这个技术缺憾，在一次实验中同时获取 RNA 的表达信息和 RNA 的空间位置，空间转录组学的方法便应运而生。

 2016年，空间转录组技术在  Science 杂志上首度登场，在不久后的 2020 年就被 Nature Methods 杂志选为当年的年度方法（Methods of the Year）。云序生物推出空间转录组技术服务，助力您更好地了解生物学过程和疾病的空间定位。

 

空间转录组技术亮点优势：

• 通过分析同一组织切片的组织学特征和 mRNA空间表达情况，可以发现新的组织生物标志物。
• 通过转录组分析，可以揭示新发现的细胞流行、细胞状态和生物标志物的空间排布。
• 通过于预先设计的靶基因组合，可以验证之前发现的结果，或关注所有与靶基因相关的基因。
• 阐明生物学结构，并了解正常组织和病理组织中细胞之间的空间关系。
• 分析并了解基因表达的空间异质性，等等。

 

空间转录组测序技术原理：

在云序生物提供的空间转录组技术服务当中，透化和杂交步骤发生于玻片上的平面捕获区域，其中含有数千个圆点（spot）。在每个圆点中，玻璃基底上覆盖了数以百万计的寡核苷酸序列。这些附着在玻璃基底表面上的寡核苷酸序列末端存在 poly(dT)VN 结构，可以有效捕获含有 poly(A) 尾巴的 mRNA。不同的圆点中的寡核苷酸序列则拥有不同的“条形码”（Barcode）序列，以形成特定的位置定位信息。根据这些空间条形码序列，我们可以将 mRNA 测序结果回溯定位到特定的圆点坐标上，从而实现对 mRNA 表达谱信息的准确空间定位。

 

 

 

空间转录组测序技术步骤：

1.组织切片，获得约 10 um 厚度的切片

2.传统方法染色成像，如 H&E 染色和免疫荧光染色

3.组织透化（Permeabilization），以从细胞中释放 mRNA

4.杂交，以形成位置信息定位

5.建库和测序

6.数据分析和可视化

 

 

 通过空间转录组技术产生的数据，您可以选择任何感兴趣的基因，并在原始组织切片上显示其空间分辨率的表达。由于所有 mRNA 均得到了检测，因此并不局限于只对单一基因的 mRNA 进行可视化。您可以选择任意数量的基因进行任意组合，一起查看和分析。

 

样本要求

云序生物推荐使用新鲜冰冻组织样品，需要满足以下几点要求：

1.样品份数：对于同一来源的样品，云序生物建议寄送3份，其中一份用于常规 RNA 提取质检，一份用于实际的空间转录组实验，一份留作备用。

2.样品量：每份样品须小于 6.5mm x 6.5mm x 6.5mm，相当于大约一颗绿豆大小。请勿提供过大或过小的样品，因为样品过大将造成制片困难，无法在单一矩形捕获区域中涵盖整个样品切片；样品过小将造成捕获区域的浪费，且可能导致常规RNA 质检用量不足。

3.样品保存和运输：新鲜组织样本取下后要迅速用预冷的PBS溶液或生理盐水进行冲洗，去除组织表面残留，然后用干净的吸水纸吸干液体，放入用干冰预冷异戊烷（Isopentane）中速冻。切勿将组织直接放在液氮中速冻，以免造成严重形变。速冻后的组织，建议保存在密封的低温冷冻管中，以减少挥发和脱水。低温冷冻管可保存于-80°C冰箱，如需运输请使用干冰包裹。

4.样品物种：

人：脑、乳腺、乳腺*、心脏、肾脏、大肠、肺、肺*、淋巴结、卵巢、脾、脊髓

小鼠：脑、眼睛、心脏、肾脏、大肠、肝、肺、嗅球、卵巢、四头肌、小肠、脾、胃、睾丸、甲状腺、舌

大鼠：脑、心脏、肾脏、嗅球

这些组织类型只**目前内部测试优化的组织，其它组织也可能适用。

 

案例展示

论文标题：Spatial CRISPR genomics identifies regulators of the tumor microenvironment

发表期刊：Cell

发表日期：2022年3月31日

该项研究结合运用空间转录组学技术与 Perturb-map 技术，对 CRISPR 编辑后的**组织进行了无偏性的分析。下方截图展示了空间转录组对 KP lesions 的空间区分，每个带颜色的小点为空间转录组中直径约 55μm 的圆点。

 

 

论文标题：Mapping human haematopoietic stem cells from haemogenic endothelium to birth

发表期刊：Nautre

发表日期：2022年4月13日

该项研究结合运用空间转录组学技术与传统染色成像，揭示了人类造血干细胞分化发育的全过程。下方截图展示了空间转录组对多个不同基因的空间区分，每个带颜色的小点为空间转录组中直径约 55μm 的圆点，背景为 H&E 染色的成像结果。