是趨勢也是必然：空間轉(zhuǎn)錄組和單細胞轉(zhuǎn)錄組測序聯(lián)合應(yīng)用的典型案例

2021年2月版，《cell》雜志上即將刊登一篇題為“Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolution “的研究。該研究將單細胞RNA測序和空間轉(zhuǎn)錄組測序進行聯(lián)合，繪制了隨時間變化的腸道形態(tài)發(fā)生。該研究確定了101個細胞狀態(tài)，包括上皮和間充質(zhì)祖細胞群以及與關(guān)鍵形態(tài)發(fā)生過程。該研究描述了隱窩-絨毛軸形成的原理，神經(jīng)，血管，間充質(zhì)形態(tài)發(fā)生和腸道的免疫種群，確定了發(fā)展成纖維細胞和成肌纖維細胞亞型的分化層次。研究查明了Peyer’ spatches和腸道相關(guān)淋巴組織（GALT）的起源，并描述了特定于位置的免疫特征。最后，該研究分享了胎兒腸道發(fā)育的時空分析資源（STAR-FINDer）在線數(shù)據(jù)資源庫，為該領(lǐng)域的進一步發(fā)展提供支持。
 

02繪制人類心臟圖譜

2019年12月，《cell》雜志上發(fā)表了一篇題為“Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolution “的研究。該研究揭示了在三個發(fā)育階段填充胚胎心臟的細胞類型的轉(zhuǎn)錄圖譜，并將細胞類型特異性基因表達映射到特定的解剖結(jié)構(gòu)域。以空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)確定了與每個發(fā)育階段中不同的解剖區(qū)域相對應(yīng)的獨特基因譜。通過單細胞RNA測序鑒定的人類胚胎心臟細胞類型證實并豐富胚胎心臟基因表達的空間注釋。然后使用原位測序來完善這些結(jié)果，并為三個發(fā)育階段創(chuàng)建空間亞細胞圖。最后，我們生成了人類發(fā)展中心臟的可公開訪問的網(wǎng)絡(luò)資源，以促進人類心臟發(fā)生的未來研究。

03皮膚鱗癌發(fā)生機制研究

2012年7月，《cell》雜志上發(fā)表了一篇題為“Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma“的研究。該研究通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，空間轉(zhuǎn)錄組，多重離子束成像對cSCC的細胞組成和結(jié)構(gòu)進行了深入研究。該研究發(fā)現(xiàn)了一類腫瘤特異性角質(zhì)形成細胞（TSK）群體，是細胞間通訊的樞紐。同時，該研究發(fā)現(xiàn)了潛在的免疫抑制特征。最后，利用移植模型和體內(nèi)CRISPR篩選確定了特定的腫瘤亞群富集基因網(wǎng)絡(luò)在腫瘤發(fā)生中的重要作用。這些數(shù)據(jù)定義了cSCC腫瘤和基質(zhì)細胞亞群，它們的相互作用網(wǎng)絡(luò)以及它們參與癌癥的交流基因網(wǎng)絡(luò)。
 

以上三篇文獻很好地闡述了空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的聯(lián)合為我們了解生命過程和疾病發(fā)生過程帶來的全新的認識和理解。

SBC服務(wù)平臺深耕單細胞測序和空間轉(zhuǎn)錄組測序服務(wù)�，F(xiàn)階段，我們已建立完善的單細胞轉(zhuǎn)錄組測序與空間轉(zhuǎn)錄組測序從實驗到數(shù)據(jù)分析，到兩者進行深入聯(lián)合分析的服務(wù)體系。在這里，也通過我們的結(jié)果給大家展示兩者聯(lián)合分析帶來的數(shù)據(jù)魅力。

以下為SBC分析結(jié)果：

利用小鼠大腦空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，我們通過數(shù)據(jù)降維，將細胞分成了15個不同的亞群，通過右圖的組織映射結(jié)果，我們也基本能看出來，不同的亞群在組織上具有明顯的空間分布特點。

小鼠大腦空間轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)降維結(jié)果及組織映射圖

對于上述數(shù)據(jù)，根據(jù)已有的一些特征細胞類型基因marker，我們可以對細胞類型進行標(biāo)記。但是，實際過程中，我們會發(fā)現(xiàn)，由于每個點是混合細胞樣本的基因圖譜，所以細胞類型定義會有一些偏差。這里，Cluster 3可能是潛在的L2/3 IT層。那么，更加精確的分類結(jié)果會怎么樣呢？

通過將單細胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析。結(jié)果顯示，Cluster3中，只有那類紅色的點是真正的L2/3IT神經(jīng)細胞，而其他特別是顏色為藍色的細胞，是其他類型的細胞。
 

空間數(shù)據(jù)細胞類型分類和聯(lián)合分析后的L2/3IT神經(jīng)細胞鑒定結(jié)果

利用這樣的分析方法，我們對其他類型的神經(jīng)細胞類型也都分別進行了亞群定義，使得我們在空間不同位置的具體神經(jīng)細胞類型分布有了更加準(zhǔn)確的定義。
 

不同神經(jīng)細胞鑒定結(jié)果
 

通過以上的分析結(jié)果可以看到，如果單純的通過空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對細胞類型進行定義，可能會給我們帶來假陽性的結(jié)果。但是，如果有每一類細胞類型的特征細胞表達圖譜（單細胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)），我們對于組織上的具體細胞類型鑒定和空間位置識別將會更加準(zhǔn)確。