空间转录组国产平台之光------STOmics

hello，大家好，又周四了，感觉自己什么都没干，时间就过完了，一想起时间如此的快速，特别伤心，比当初被踹还严重。

今天我们要继续空间转录的内容，不过今天我们需要介绍一个国产空间转录组平台----STOmics，技术文章在Large field of view-spatially resolved transcriptomics at nanoscale resolution， DNA纳米球空间测序，单位是BGI，这个就不用过多介绍了吧。

目前空间转录组的平台10xgenomics一家独大(精度55um，据说今年会提高到单细胞的精度)，国产平台目前有BGI的STOmics（纳米级），以及百迈客刚刚发布的百创S1000（2.5um精度），空间转录组显然非常重要，国内这次要吸取教训，不能像单细胞技术一样，被国外完全把持。

ABSTRACT：

原位基因表达的高通量分析代表了对组织复杂性的系统理解的重大进展。在具有足够捕获面积和高样品通量的情况下应用，将有助于定义组织和生物体中基因表达的时空动态。然而，当前的技术具有相当大的瓶颈，限制了广泛的应用。在这里，结合了DNA纳米球（DNB）模式的阵列芯片和原位RNA捕获技术，开发了Stereo-seq（时空增强分辨分辨率Omics测序）。这种方法可以以前所未有的（纳米级）分辨率对组织切片进行高通量的转录组分析，其面积可扩展至厘米级，高灵敏度和均一的捕获率。作为原理证明，将Stereo-seq应用于成年小鼠的大脑和E11.5和E16.5小鼠胚胎的矢状切面。凭借其独特的功能和对其他修饰的适应性，Stereo-seq可以为组织和生物体的系统化空间分辨组学表征铺平道路。

研究背景

• 由于多细胞组织和细胞间相互作用决定了单个细胞的功能，空间分辨的转录组信息对于充分了解正常生理或扰动下的组织复杂性是必要的。例如，肿瘤生态位中癌细胞、免疫细胞和基质细胞之间复杂相互作用的空间分辨转录组信息可能有助于改善抗癌疗法。

• 空间技术分类1）physical segmentation using laser microdissection；2）pre-designed targeted probes；3）DNA-barcoded probes

技术原理

目标是开发一种空间分辨的转录组技术，该技术将已知位置的数十亿个紧密排列的条形码与大捕获区域、高捕获率和高再现性相结合。 将包含随机条形码序列的 DNA 纳米球 (DNB) 沉积在经过光刻蚀刻的改性硅表面（芯片）上，该表面上刻有网格图案的点阵列，DNB 有效地停靠在该阵列中，每个点的直径约为 220 nm，中心 到中心距离为 500 或 715 nm。与bead-based的方法相比，使用通过滚环扩增生成的随机条形码标记的 DNB 允许更大的空间条形码池大小 (4²⁵)，同时保持序列保真度。然后对阵列进行显微照相，与引物一起孵育并测序以获得包含每个蚀刻 DNB 的坐标标识 (CID) 的数据矩阵。然后，通过与 CID 杂交，将分子标识符 (MID) 和含有 polyT 序列的寡核苷酸连接在每个点上。这种基于 DNB 的策略能够以比任何其他先前方法高得多的密度生成包含条形码探针的大型芯片。下一步包括捕获组织 polyA 尾 RNA，这是通过将新鲜的氮冷冻组织切片加载到芯片表面原位实现的，然后进行固定、透化，最后进行逆转录和扩增。收集扩增的 cDNA，用作文库制备的模板，并与 CID 一起测序。测序数据的计算分析允许空间分辨的转录组学具有 500 或 715 nm 的分辨率和最小的 bin 间空间，导致每 100 μm2（哺乳动物单细胞的平均大小）的spot数量显著高于任何其他可用方法.目前，在小鼠嗅球 (~11.7 mm2)、半个小鼠大脑 (~26.7 mm2) 或整个 E11.5 (~10.5 mm2) 和 E16 等组织中使用了 50、100 和 200 mm2 的 Stereo-seq 芯片.5 (~76.9 mm2) 小鼠胚胎。值得注意的是，还开发了高达 42.25 cm2 的 DNB 图案化阵列芯片，可潜在应用于大型组织，例如整个人脑组织切片。该方法称为 Stereo-seq。

图片.png

stereo-seq从复杂组织中捕获RNA的改善

图片.png

时空组测序以前所未有的分辨率解析小鼠大脑转录组结构

图片.png

stereo-seq重建发育中的小鼠胚胎的时空基因表达动态

图片.png

In summary

总之，Stereo-seq 是一种空间分辨的转录组技术，具有纳米级分辨率、厘米级视野、高灵敏度、最小的 bin 间空间和高 bin 到 bin 的重现性。这些参数都是可靠地剖析复杂组织和生物体的转录组异质性的基础。基于标准的 DNB 测序方法，提高样本通量并在短时间内系统地分析来自同一组织的数百个连续载玻片相对简单。这种能力对于正确理解组织中基因表达的动态和实现 3D 转录组重建的最终目标是必要的。在这方面，Stereo-seq 检索到的精确空间坐标允许不同载玻片的最佳整合，这可能无法通过使用随机分布的珠子的技术轻松实现。 Stereo-seq 的其他优化将增加基因和转录本的捕获，促进在不需要 scRNA-seq 数据的情况下分配单个细胞身份和广泛识别亚细胞转录组学特征。前者也可以通过对 Stereo-seq 载玻片进行免疫染色或通过与寡核苷酸标记的抗体结合用于同时检测表面标记的蛋白质来实现，这些标记可以很容易地整合到 DNB 中。同样，预计 Stereo-seq 将在 RNA 测序之外有其他应用，特别是空间分辨表观基因组学（例如，染色质可及性分析和 DNA 甲基化测量）和基因组测序。因此，通过生成全面的健康和患病身体图谱以及进化和器官发育图谱，Stereo-seq 及其未来的技术变化将对多个研究领域产生高度变革。此外，Stereo-seq 有可能进入常规临床实践，作为补充医学成像和组织病理学数据的非凡诊断工具。

model

图片.png

图片.png

图片.png

图片.png

当然了，报告就展示一部分吧，空间转录组的分析，我已经分享了很多了，希望大家可以多多学习和交流，期待国产平台的崛起。

生活很好，有你更好