天津?qū)嵙臻g轉(zhuǎn)錄組

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-12-02

如果只是通過空間轉(zhuǎn)錄組或者單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,研究人員在兩個(gè)樣本中均可以發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞相關(guān)基因或者淋巴細(xì)胞群,無法解釋兩個(gè)樣本預(yù)后之間的差異。但是通過空間轉(zhuǎn)錄組,就能很清晰看到兩個(gè)樣本之間的差異。作者借助空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)探究人類心臟在發(fā)育過程中的基因表達(dá)特征和細(xì)胞圖譜變化,發(fā)現(xiàn)對(duì)于每個(gè)發(fā)育階段的不同解剖區(qū)域,都有獨(dú)特的基因表達(dá)特征。結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù),作者進(jìn)一步確定和豐富了胚胎心臟基因表達(dá)的空間注釋信息。 正是由于空間轉(zhuǎn)錄組可以從多維度解析生物學(xué)過程的特點(diǎn)得到蓬勃發(fā)展。天津?qū)嵙臻g轉(zhuǎn)錄組

空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析的是根據(jù)每個(gè)芯片上每個(gè) spot 的基因表達(dá)信息進(jìn)行聚類,然后將 spot 根據(jù)坐標(biāo)位置序列放回到組織的圖像上,同時(shí)可以對(duì)每個(gè) gene 在組織上表達(dá)的空間位置進(jìn)行定位。獲得測(cè)序數(shù)據(jù)后,首先利用 Space Ranger  軟件可以自動(dòng)化的對(duì)圖像進(jìn)行處理、數(shù)據(jù)比對(duì)和 Barcode 處理。另外一個(gè)軟件 Loupe Cell Browser 是一個(gè)適用于 Windows 和 MacOS 的桌面應(yīng)用程序,它可以快速、輕松地可視化和分析10X Visium 數(shù)據(jù)。歐易生物具有上百例空間轉(zhuǎn)錄組項(xiàng)目執(zhí)行經(jīng)驗(yàn),致力通過質(zhì)量的服務(wù),助力各位科研工作者取得新的突破。北京發(fā)展空間轉(zhuǎn)錄組10x Genomics公司宣布了新一代FFPE空間轉(zhuǎn)錄組商業(yè)化解決方案。

空間轉(zhuǎn)錄組是在組織原位檢測(cè)基因表達(dá)的一種技術(shù),與bulk RNA-seq或單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序相比,空間轉(zhuǎn)錄組避免了組織中細(xì)胞位置信息的丟失,使得我們?cè)跈z測(cè)基因表達(dá)的同時(shí)獲得基因在組織內(nèi)部的空間位置信息。正是由于空間轉(zhuǎn)錄組可以從多維度解析生物學(xué)過程的特點(diǎn),近年來關(guān)于空間轉(zhuǎn)錄組無論是在技術(shù)開發(fā),還是大規(guī)模應(yīng)用或商業(yè)化,都得到蓬勃發(fā)展。例如2019年4月,Science發(fā)文通過空間轉(zhuǎn)錄組揭示ALS(肌萎縮側(cè)索硬化癥,又稱漸凍癥)分子病理的時(shí)空動(dòng)態(tài);2019年8月,Nature在線發(fā)表了景乃禾團(tuán)隊(duì)解析小鼠早期胚胎細(xì)胞的時(shí)空表達(dá)數(shù)據(jù);2020年9月,Cell上發(fā)表了一篇利用空間轉(zhuǎn)錄組解析人鱗狀細(xì)胞*的文章;2021年1月,Science發(fā)表了將組織擴(kuò)展和原位RNA測(cè)序結(jié)合起來的新型空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)ExSeq;2021年4月,10x Genomics公司宣布了新一代FFPE空間轉(zhuǎn)錄組商業(yè)化解決方案。

美國腦計(jì)劃啟動(dòng)的 BICCN 項(xiàng)目,該項(xiàng)目將整合不同類型細(xì)胞的分子、解剖學(xué)和生理學(xué)特性,創(chuàng)建小鼠腦細(xì)胞 3D 參考圖譜,同時(shí)也將基于人類和非人類靈長(zhǎng)類腦組織樣本,繪制腦細(xì)胞參考圖譜 ,其涉及空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)主要包括 MERFISH 和 seqFISH。一些實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的重要技術(shù),可以追溯到二十世紀(jì)七十年代,長(zhǎng)期以來,各種形式的原位雜交技術(shù)(ISH)已用于可視化空間中的基因表達(dá)。從技術(shù)原理中不難看出,空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)重要為特殊的載玻片??臻g轉(zhuǎn)錄組的組學(xué)板塊包括cDNA的合成、擴(kuò)增、接頭連接和測(cè)序,記錄切片的轉(zhuǎn)錄本信息和空間位置信息 。

廣義上來說,目前一共有4種解析“空間性轉(zhuǎn)錄組”的策略:2.第一種是利用計(jì)算機(jī)算法,根據(jù)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)來模擬重構(gòu)組織的空間形態(tài)。例如Seurat,這是一個(gè)在單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析中***用到的R包,我們可以利用scRNA-seq數(shù)據(jù),加上對(duì)markegene進(jìn)行原位測(cè)序的結(jié)果來重構(gòu)組織的空間信息。3.第二種,激光顯微切割+二代測(cè)序(LCM+NGS)。這種技術(shù)對(duì)儀器和實(shí)驗(yàn)人員的操作要求較高,而且獲取的通量也比較低,如果組織非常珍貴或者研究的內(nèi)容十分精細(xì),可以考慮這個(gè)。但是這種策略比較難被官方干運(yùn)用。4.第三種策略,就是基于高分辨圖像的原位測(cè)序。**經(jīng)典的是smFISH當(dāng)然,這種方法的通量比較低。當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)現(xiàn),剛發(fā)布的FISH-seq技術(shù)通過多輪雜交的方式,已經(jīng)把測(cè)序通量提高到了10000+個(gè)轉(zhuǎn)錄本。5.***就是“基于空間條形碼(spatialbarcodes)的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)。本文主要討論的也就是這種技術(shù)。后面主要討論的都是基于這種策略。 細(xì)胞通訊是單細(xì)胞研究中一個(gè)模擬與理解復(fù)雜組織生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的適用方法。重慶空間轉(zhuǎn)錄組有什么用

許多當(dāng)前時(shí)代空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的基礎(chǔ)都是在自七十年代以來的幾十年間建立的。天津?qū)嵙臻g轉(zhuǎn)錄組

人類細(xì)胞圖譜項(xiàng)目的主要目標(biāo)之一是描述所有細(xì)胞類型的空間關(guān)系。同時(shí)基于表達(dá)特征對(duì)多種細(xì)胞類型進(jìn)行空間映射,有助于研究不同細(xì)胞類型之間的相互作用。已經(jīng)發(fā)展了一些策略來檢測(cè)單細(xì)胞分辨率的空間基因表達(dá)譜,如Slide-seq、seqFISH或MERFISH。為了更有效地為研究群體探索空間基因表達(dá)數(shù)據(jù),我們構(gòu)建了SpatialDB數(shù)據(jù)庫用于空間解析的轉(zhuǎn)錄組。

人類細(xì)胞圖譜項(xiàng)目極大地推動(dòng)了單細(xì)胞水平的生命科學(xué)研究。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的發(fā)展和空間基因表達(dá)數(shù)據(jù)的快速積累是未來的發(fā)展趨勢(shì)。我們將繼續(xù)收集新的技術(shù)和數(shù)據(jù)集來更新SpatialDB。此外,我們將整合更多的工具和數(shù)據(jù)源來分析數(shù)據(jù). 天津?qū)嵙臻g轉(zhuǎn)錄組

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