空间转录组--2020年年度技术学习摘引笔记

1. 什么是空间转录组

  空间转录组是一种用于从空间层面上解析RNA-seq数据的技术，从而解析单个组织切片中不同空间位置上的mRNA的表达信息。
  与单细胞RNA测序或组织样本RNA测序相比，通过空间转录组技术可获取组织中具体位置的转录信息，为研究提供有效数据支撑。

2.技术发展

  现有的空间转录组技术主要分为两类：一类是基于杂交和成像的方法，例如smFISH，Branched FISH；另一类是基于测序的方法，包括TIVA，ISS，FISSEQ等。smFISH，Branched FISH等靶向方法在分析的细胞数量和检测靶点的数量上都受到限制。而上述基于测序的方法虽然是可作为非靶向的筛选手段，但能够分析的细胞数量仍处在较低水平。
  中国科学院上海生命科学研究院利用一种称为Geo-seq的技术，整合激光显微切割技术和微量RNA-seq技术，重建了小鼠不同发育时期的三维空间转录组图谱。其实该技术的第一篇文章发表于2016年，绘制了小鼠早期胚胎原肠运动中期（E7.0 late mid-streak stage）精细的三维分子图谱，揭示了小鼠细胞谱系建立过程中的空间转录组特征、转录因子和信号通路调控网络。然而该技术的工作量十分巨大，首先需要将胚胎进行连续切片，之后再利用LCM将每一个切片分成4~6个区域，每个区域的微量组织再分别进行RNA抽提，微量RNA扩增、建库和测序的流程。
  2016年，另一项发表在Science上的工作，则利用基因芯片技术将位置信息保留在芯片上，再利用二代测序技术对组织中的RNA进行测序，从而生成了组织切片上完整的基因表达图像

3.基本原理

  当组织冷冻切片附在空间转录组载片上时，条形码引物结合并从组织中捕获邻近的mRNA。被捕获的mRNA开始逆转录，得到的cDNA中包含了空间条形码。

技术原理图

4. 应用

  10x Genomics空间转录组技术可以应用于肿瘤、免疫、发育、神经和病理等研究方向。
已经测试完毕的组织类型有：
人：心脏、肾脏、卵巢、乳房、淋巴结、大脑、大肠、肺、脾脏
小鼠：大脑、眼睛、心脏、肾脏、大肠、肝脏、肺、卵巢、四头肌、小肠、脾脏、胃、睾丸、甲状腺、舌头
大鼠：大脑、肾脏、心脏

5. 参考资料

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/101370236?utm_source=wechat_session

2. https://www.sohu.com/a/369792095_464200

3. 生物通文章《《Nature Methods》2020年度技术：空间转录组学》