Slide-tags

Slide-tags: scalable, single-nucleus barcoding for multi-modal spatial genomics

(Slide-tags：可扩展的、用于多模态空间基因组学的单核条形码技术)

• Affiliation: Broad Institute of Harvard and MIT, Cambridge, MA, USA (哈佛大学和麻省理工学院的Broad研究所，美国马萨诸塞州剑桥市)
• scalable, single-nucleus barcoding, multi-modal spatial genomics (可扩展的、单核条形码技术、多模态空间基因组学)
• the above is the spatial tag method that tag each cell a spatial tag and then do scRNA-seq. it has the limitation of just 20% cells being captured.(上述是一种空间标记方法，它为每个细胞打上空间标记，然后进行单细胞RNA测序。但它存在一个限制，即仅捕获到大约20%的细胞。)

论文简要 :

• 本研究开发了一种名为Slide-tags的策略，通过将DNA条形码与细胞核结合，实现了对组织中单个核的空间定位，并能够进行多种单核分析。通过在小鼠海马和人类组织中的应用，Slide-tags展示了其在空间基因组学中的广泛适用性和高质量的数据表现。

背景信息:

• 论文背景: 近年来，单细胞测序技术的发展使得我们能够高通量地量化基因表达和表观遗传调控，从而改变了我们对复杂组织构建的理解。
• 过去方案: 然而，这些测量中缺少的是对这些细胞的空间定位信息。目前的空间测序技术通过使用已知位置的寡核苷酸对大分子进行条形码标记，以解决这一问题。然而，将单细胞测序方法直接应用于空间测序往往是不可行的，需要重新设计每种分子分析方法，并且还需要重新设计单细胞计算工具以解决空间基因组学技术中的噪声问题。
• 论文的Motivation: 本研究的动机是开发一种能够高效捕获组织中细胞特征并进行空间定位的方法，以便在空间基因组学研究中更好地理解细胞的功能和相互作用。

方法:

• a. 理论背景:

  • 本文介绍了当前单细胞测序方法在捕获细胞的空间组织方面存在的局限性，并强调了对空间分辨测序技术的需求以及将现有的单细胞方法应用于空间分析的挑战。作者提出了Slide-tags作为一种方法，可以在保留空间条形码信息的同时捕获组织切片中的细胞特征。他们旨在通过将Slide-tags应用于不同的组织和物种，并将其与不同的单细胞方法结合，展示Slide-tags的多功能性。

• b. 技术路线:

  • Slide-tags是一种在小鼠海马体中实现单核空间转录组学的方法。它涉及将组织切片应用于DNA条形码的单层，然后与细胞核相关联。然后，使用基于液滴的单核RNA测序技术对具有空间条形码的细胞核进行分析。Slide-tags的空间分辨率估计为x轴为3.5±1.9μm，y轴为3.5±2μm。在小鼠胚胎大脑的7 mm2区域上进行的Slide-tags snRNA-seq分析得到了4,584个细胞核的测序和空间定位。与现有方法相比，该方法实现了更高的空间分辨率，并恢复了更多的细胞核、UMIs和基因。

结果:

• a. 详细的实验设置:

  • Slide-tags snRNA-seq在人类前额叶皮层的28.3 mm2区域进行了分析。研究恢复了4,067个高质量的空间映射细胞核，并鉴定了神经元和胶质细胞类型。这些细胞类型的空间分布与已知的层分布和空间结构一致。在不同的细胞类型中鉴定了空间变异的基因，包括兴奋性神经元、抑制性神经元、星形胶质细胞和少突胶质前体细胞。基因本体分析揭示了与细胞间粘附、细胞连接组装和轴突发育等生物过程相关的关系。Slide-tags展示了揭示人脑复杂组织中转录变异的能力。

• b. 详细的实验结果:

  • Slide-tags snRNA-seq在人类扁桃体组织上进行了分析，共恢复了81,000个细胞核。聚类分析鉴定出B细胞和T细胞的亚群，这些亚群在组织中呈空间分离。观察到扁桃体的预期空间结构，包括B细胞区域、T细胞区域和生发中心。