SpatialDB:空间转录组数据库

SpatialDB:a database for spatially resolved transcriptomes, Nucleic Acids Research,gkz934, https://doi.org/10.1093/nar/gkz934

空间解析转录组学技术允许对组织中细胞的空间组织进行表征，这将彻底改变组织功能和疾病病理学的研究。检测空间基因表达模式的新策略正在出现，空间解析转录组数据正在迅速积累。然而，由于策略的多样性和数据分析的复杂性，生物学家利用这些数据并不方便。

中国科学院生物物理研究所陈润生院士团队开发了针对空间转录组技术和数据集的数据库SpatialDB，可供研究人员有效使用已发布的空间转录组数据。据悉，SpatialDB是首个单细胞空间转录组数据分析可视化平台，该平台建立了空间转录组数据分析处理流程，实现了空间转录组数据的在线可视化，同时提供了空间差异表达基因及其功能富集分析的注释，可用于快速检索特定目标组织中的基因表达空间信息。(陈润生院士团队搭建首个单细胞空间转录组数据分析可视化平台 | Nucleic Acids Research)

SpatialDB是第一个用于空间解析的转录组技术和数据集的管理数据库。SpatialDB的当前版本包含了来自5个物种的24个数据集(305个子数据集)，这些数据集是由8种空间分辨转录组技术产生的。SpatialDB提供了一个用户友好的web界面，用于可视化和比较空间解析的转录组数据。为了进一步探索这些数据，SpatialDB还提供了空间可变基因及其功能丰富的注释。SpatialDB为研究界研究组织的空间细胞结构提供了一个资料库，可能为了解疾病中的细胞微环境带来新的见解。SpatialDB可在https://www.spatialomics.org/SpatialDB免费下载。

SpatialDB数据库概述。从公共资源中收集八种技术生成的空间解析转录组数据。SpatialDB为这些数据的在线可视化和比较提供了一个web界面。用户可以浏览、搜索和下载数据集、SV基因及其功能注释。

人类细胞图谱项目的主要目标之一是描述所有细胞类型的空间关系。同时基于表达特征对多种细胞类型进行空间映射，有助于研究不同细胞类型之间的相互作用。已经发展了一些策略来检测单细胞分辨率的空间基因表达谱，如Slide-seq、seqFISH或MERFISH。为了更有效地为研究群体探索空间基因表达数据，我们构建了SpatialDB数据库用于空间解析的转录组。

人类细胞图谱项目极大地推动了单细胞水平的生命科学研究。空间转录组学技术的发展和空间基因表达数据的快速积累是未来的发展趋势。我们将继续收集新的技术和数据集来更新SpatialDB。此外，我们将整合更多的工具和数据源来分析数据.

SpatialDB: a database for spatially resolved transcriptomes

空间转录组学(ST)

空间转录组学(ST)是一种方法，允许在组织样本中可视化和定量分析转录组与空间分辨率。通过在载玻片上排列含有位置条形码的寡核苷酸的组织切片，该方法声称可以生成具有精确位置信息的高质量的RNA-seq cDNA文库。条形码芯片有1007个带有独特条形码序列的引物位点。每个位置都有一个直径100µm(对应于一个组织域)中心到中心的距离是200µm。

Slide-seq

Slide-seq是一种将组织切片中的RNA转移到表面覆盖着dna条形码的已知位置的珠子上的方法，通过测序可以推断出RNA的位置。独特DNA-barcoded 10-μm微粒(“珠子”)填充橡胶外壳的玻璃盖玻片上形成单层称为“冰球 puck ”。每个珠子独特的条形码序列是通过固体(通过寡核苷酸连接和检测进行排序)化学方法确定的。10微米的新鲜冷冻组织切片通过冷冻切片转移到干燥的珠表面。从组织释放的mRNA被捕获到珠子上，用于制备3 '端、条形码RNA-seq文库。

Laser capture microdissection sequencing (LCM-seq)

激光捕获显微解剖测序(LCM-seq)是一种技术,激光用于切除一小群细胞或甚至单个细胞内相对较大的地区组织部分安装在一个特殊的支持矩阵,然后将捕获的材料为下游试管RNA序列。脊髓与老鼠幼崽在12μm分段厚度在颈椎和腰椎水平，MNs采用组织基因染色，用Leica LMD7000系统捕获并收集到PCR管中。细胞裂解，cDNA合成，扩增和分析使用生物分析仪和测序文库随后准备。50个捕获的MNs作为cDNA分析的样本。

Sequential fluorescence in situ hybridization (seqFISH)

序列荧光原位杂交(seqFISH):在seqFISH中，针对基因的初级探针在细胞中杂交。主探针上的悬置序列对应于四轮条形码。在每个伪彩色杂交读出轮中，只有二十分之一的总基因被读出探针标记，从而降低了每个图像中的转录本密度。然后通过高斯拟合对每个伪色中的mRNA点进行定位，并将其折叠成超分辨图像。每个基因只在一个荧光通道中编码。

Multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization (MERFISH)

多路错误-鲁棒荧光原位杂交(MERFISH)是一种单分子成像方法，通过使用具有检测和/或纠正错误的编码方案的组合FISH标记，可以在单个细胞中成像数千种RNA物种。通过多个(N)不同的信号来识别每个RNA物种的组合标记提供了一种快速增加可以同时在单个细胞中探测的RNA物种数量的方法。每个RNA物种都用一个N位二进制字进行编码，然后用N轮相应的杂交来探测样本，每一轮只针对应该在相应位上读“1”的RNA子集。N轮杂交将使2N - 1种RNA被探测到。

Paired-cell sequencing

配对细胞测序是对配对细胞的mRNA进行测序，并利用一种细胞类型的空间分辨基因表达来推断配对的组织坐标的方法。将该方法应用于肝细胞对和肝内皮细胞对。利用肝细胞的空间信息，重构LEC分带，提取标志性基因板，用于LEC scRNA-seq数据的空间定位。放大后的面积代表了一个典型的孔中心正弦单元。一个典型的单位由10-15个肝细胞组成，在分析成对细胞和单个细胞时，粗颗粒分为8或4个同心层。配对细胞RNA测序利用肝细胞分带确定组织定位，单细胞RNA-seq提取LECs特异性基因。LEC分带是通过对LEC基因在空间定位对中的表达进行平均得到的。该数据集还用于提取LEC标记基因以定位单个LECs。

Geographical position sequencing (Geo-seq)

地理位置测序(Geo-seq)是一种将激光捕获显微解剖(LCM)技术与单细胞RNA-seq技术相结合的方法。激光捕获技术从C57BL/6晚中期条带期(E7.0)上胚层的每个样本切片(S1-S11)的前(A)、后(P)和侧(左/右，L/R)四个象限中捕获细胞，并通过RNA-seq分析。

Tomo-seq

Tomo-seq:在Tomo-seq中，样品被冷冻成薄片。使用TRIzol试剂从单个切片中提取RNA，使用带有特定区域条形码的寡脱氧胸腺嘧啶引物启动逆转录，从而使文库制备之前可以形成样本池。胚胎被低温切割成50-100个切片，并收集在单个Eppendorf管中进行空间分辨转录组。每个单独的片段进行RNA提取，然后进行逆转录。然后通过体外转录将样本汇集并放大。