时空轨迹分析导论

作者，追风少年i

时间很快，转眼就周四了，怎能因昨天的苦难而选择停留。

今天我们来分享一下关于空间转录组的轨迹分析问题。

在最开始，空间转录组分析还不是那么成熟的时候，对空间转录组的认识停留在和单细胞一样的阶段，例如选择monocle、cytoTrace等等软件把空间转录组的每个spot当作一个细胞来用，分析的结果跟单细胞如出一辙，这样的观点在最开始大为流行，甚至有的公司的空转报告就是直接拿monocle对空间数据分析结果直接展示，也有人开公开课，介绍这样的方法，还说每个spot几乎就是单独的细胞类型，分析结果如下图所示：

空间轨迹示意图

空间轨迹

更有甚者把轨迹分析的空间表达值放回到二维空间平面的,但是这些面临一个很难解释的问题，那就是按照单细胞的理解，轨迹分析之间的细胞会存在分化关系，空间转录组如此的做法，难道在说明整个组织是由该组织的一部分发育而来的么？？

如果是每个spot含有相同的细胞类型，那么根据marker将有分化关系的spot挑选出来，做轨迹分析也是一个相对合理的选择。

但是很不幸，大量的分析证明每个spot均是混合细胞类型，含有不同的细胞类型，前面的说法被推翻。而且免疫细胞一般具有浸润的作用，通常和组织细胞离得很近，但是免疫与组织细胞应该不可能是一起分化而来（对于成熟个体的组织切片），那么这样的做法，合理性在哪里呢？？

单细胞也会有空间动力学的问题，用单细胞数据做velocyto，也可以预测细胞的发育方向，并且得到了很好的运用，很多高分文章都喜欢单细胞velocyto的分析，于是有人借鉴这个做法，在空间数据上故技重施，如下图：

空间velocyto

空间velocyto

当然了，分析结果看起来还是很不错的，视乎预示着组织不同部位的转换关系，但是也会有人提出质疑，似乎不那么合理。

有的时候甚至于空间轨迹联合空间CNV

空间velocyto + CNV

整个空间动力学分析的示意图如下，基本照抄单细胞的方法，PCA降维，聚类等等，所不同的是二维坐标换成了空间本身的组织坐标。而且在分析过程对空间的注释基因也是按照单细胞的思路而来。

空间动力学示意图

但这样的做法更让人疑惑，从动力学的角度而言，根据可变剪切的速率变化推断细胞未来的发育方向，但是空间套用这个方法难道是为了说明一部分组织即将转化成组织的另外一部分？？？那么这些问题根本无法解释，而且我们要知道，空间动力学中的每个spot均为混合物，这样直接去推断组织空间的动力学是否是合理的呢？？？