2022-01-21

Nat Biotech | 整合精细单细胞类型和空间数据

原创 图灵基因 图灵基因 2022-01-21 09:00

收录于话题#前沿分子生物学技术

有人说，空间转录组学是一项将彻底改变细胞和组织研究的技术。它允许对细胞进行转录组分析，并提供有关细胞在组织中位置的附加信息层。空间信息为组织结构、细胞间通讯和病理学的生物学基础提供信息。但是，利用空间技术对组织中的细胞类型进行全面测绘仍然是一个挑战。现在，一个团队已经开发了一种工具，cell2location，可以解析空间转录组数据中的细粒度细胞类型，并创建不同组织的综合细胞图谱。

贝叶斯模型用于精确定位人体肠道和淋巴结中详细免疫细胞类型的位置，以及绘制小鼠大脑的精细结构图。这一新工具已被用作人类细胞图谱计划的一部分，用于绘制人体内每种细胞类型的图谱，并有可能有朝一日取代显微镜分析，成为病理学家了解活检过程的一种技术。

这项工作发表在《Nature Biotechnology》上的一篇题为“Cell2location maps fine-grained cell types in spatial transcriptomics”的论文中。

诸如人类细胞图谱之类的计划正在揭示以前未被发现的人体细胞类型。但是，每个细胞相对于其相邻细胞的位置对于理解组织在分子水平上的功能非常重要。

以前，不可能将scRNA-seq数据与所需规模的空间信息相结合。Cell2location通过结合scRNA-seq数据和空间转录组数据这两种类型的信息来解决这个问题，以便可视化细胞之间的关系并更好地理解组织生物学。

作者指出，cell2location“解释了变异的技术来源，并借用了不同位置的统计优势，从而能够以比现有工具更高的灵敏度和分辨率整合单细胞和空间转录组学。”

研究人员将cell2location应用于几种类型的人类和小鼠组织，以提供关于存在哪些细胞类型以及它们所在位置的3D数据。

在由不同区域构成的小鼠大脑中，cell2location用于对星形胶质细胞进行更详细的分析。它能够检测到细胞表达基因的细微差异，多达10个不同的基因，识别出以前从未描述过的罕见星形胶质细胞亚型。Cell2location还能够将这些罕见的亚型（包括仅占40000个细胞中的41个的亚型）映射到组织内的特定位置。

EMBL副组长Oliver Stegle博士指出：“cell2location能够识别并在空间上绘制小鼠大脑中以前未描述的星形胶质细胞亚型，这一事实表明我们的方法具有显著的敏感性。结合这些罕见亚型的精确定位，研究人员现在可以获得大量信息，从而开始揭示这些细胞在大脑整体功能中所起的作用。”

cell2location提供的丰富数据为病理学领域的单细胞测序开辟了新的应用领域。目前，显微镜用于分析组织样本以诊断癌症等疾病。将来，单细胞方法可以在分子水平上提供更详细的关于哪里出了问题的信息，这对于临床试验等深入研究特别有用。