空间转录组—你想要的研究思路都在这里了

空间转录组是当前单细胞组学研究的热点。2020年“空间转录组技术”被Nature Methods评为年度技术方法！在短短的几年内，就有众多文章相继发表在Cell, Nature, Science等高分期刊。它可以通过一次实验可得到样本的mRNA表达信息，并且可以比对到相应的H& E 染色图像，达到图像化和数字化的高度整合分析。空间转录组学分析可展示组织切片中不同区域的基因表达情况，揭示精细病理区域中激活的信号通路， 完成分子特征驱动病理特征的机制解析。空间转录组被广泛用于肿瘤，发育生物学，神经科学等多领域，为肿瘤异质性、肿瘤微环境、复杂疾病的机制解析提供新的见解

下面小编就带大家浏览一下近期发表在一些高分杂志上的有关10x visium空间转录组技术的文章，你想要的研究思路也许这里都有了！！！

1.人类乳腺癌的单细胞和空间分辨率图谱

摘要：利用单细胞测序和空间转录组测序，对人类乳腺癌进行分析。揭示复发性肿瘤细胞的异质性。使用CITE-Seq的免疫分型提供了高分辨率的免疫图谱，包括与临床结果相关的新型PD-L1/PD-L2+巨噬细胞群。间质细胞在3个主要谱系的分化过程中显示出不同的功能和细胞表面蛋白表达。基质免疫壁龛在肿瘤中的空间组织，提供了对抗肿瘤免疫调节的洞察力。利用单细胞特征，对大型乳腺癌队列进行了分解，将其分为九个集群，称为 "生态型"，具有独特的细胞组成和临床结果。这项研究为乳腺癌的细胞结构提供了一个全面的转录图谱。

2.空间CRISPR基因组学确定了肿瘤微环境的调节器

摘要：开发了一种叫做Perturb-map的空间功能基因组学方法。应用Perturb-map在一个肺癌小鼠模型中平行敲除数十个基因，并同时评估每个敲除基因对肿瘤生长、组织病理学和免疫组成的影响。将Perturb-map和空间转录组学配对，对CRISPR编辑过的肿瘤进行无偏见的分析。发现在Tgfbr2敲除的肿瘤中，肿瘤微环境（TME）被转化为纤维粘液状态，T细胞被排除在外，同时TGFb上调和TGFb介导的成纤维细胞激活，表明癌细胞上TGFb受体的丧失增加了TGFb的生物利用率及其对TME的免疫抑制作用。这些研究建立了Perturb-map，在保留空间结构的情况下，以单细胞分辨率在组织内进行功能基因组学研究，并提供了关于癌细胞的TGFb反应性如何影响TME的洞察力。

3.人类心肌梗死的空间多组学图谱

摘要：利用单细胞基因表达、染色质可及性和空间转录组分析，对心肌梗死患者和对照组的心肌在不同时间点的多个生理区域进行综合的高分辨率的人类心脏重塑图。多模式的数据整合使我们能够以更高的分辨率评估心脏细胞类型的组成，通过识别损伤、修复和重塑的不同组织结构，产生对心脏转录组和表观基因组变化的洞察力。确定并验证了主要细胞类型的疾病特异性心脏细胞状态，并在其空间背景下进行分析，评估其对其他细胞类型的依赖性。该研究数据阐明了人类心肌组织的分子原理，再现了缺血性损伤后心肌细胞和骨髓细胞的渐变过程。总之，该研究提供了人类心肌梗死的综合分子图谱，为心脏疾病的高级机制和治疗研究铺平了道路

4.人类性腺发育的单细胞路线图

摘要：使用单细胞和空间转录组学、染色质可及性检测和荧光显微镜的组合，生成了第一和第二胎人类性腺的综合图谱。通过对小鼠同等发育阶段的分析，提取了控制生殖细胞和体细胞系发育的人类特异性调控方案。在这两个物种中，该研究定义了在性别规范时存在的体细胞状态，包括双能的早期支持群体，在雄性中，它上调睾丸决定因子SRY和sPAX8s，一个位于性腺-小肠界面的性腺系。在女性中，该研究解决了产生第一和第二波颗粒细胞的细胞和分子事件，这些细胞将发育中的卵巢分隔开来以调节生殖细胞的分化。在男性中，该研究确定了人类SIGLEC15+和TREM2+的胎儿睾丸巨噬细胞，它们分别向发育中的睾丸带外和内的体细胞发出信号。这项研究提供了人类和小鼠性腺分化的全面时空图，可以指导体外性腺的发生。

5.空间多组学解读胶质母细胞瘤中肿瘤与宿主的双向依赖关系

摘要：通过空间转录组学、代谢组学和蛋白质组学来描述胶质母细胞瘤的特征。通过破译不同患者的区域共享转录程序，推断胶质母细胞瘤是由空间隔离的血统状态组织起来的，并适应炎症或代谢刺激，让人联想到成熟星形细胞的反应性转化。代谢成像和成像质谱仪的整合揭示了局部区域肿瘤与宿主的相互依存关系，导致空间上排斥性的适应性转录程序。推断拷贝数的改变强调了与反应性转录程序相关的亚克隆的空间凝聚性组织，证实了环境压力引起了选择压力。将胶质瘤干细胞植入人类和啮齿类动物的新皮层组织中模拟各种环境的模型证实，转录状态源于对各种环境的动态适应。

6.人类免疫系统发育图谱

摘要：结合单细胞RNA测序、抗原受体测序和空间转录组学对九个产前组织进行了分析（肝/脾/淋巴结），以重建发育中的人类免疫系统。这揭示了骨髓细胞和淋巴细胞亚群后期获得免疫效应功能的情况和淋巴细胞亚群后期获得的免疫效应功能，以及单核细胞和T细胞在外周组织播种前的成熟情况。揭示了初级造血器官以外的全系统血液和免疫细胞的发展，描述了人类产前B1细胞的特征，并阐明了非常规T细胞的起源。该研究图谱提供了宝贵的数据资源和生物学见解，将促进细胞工程、再生医学和疾病理解。

7.空间组学揭示了不同的和进化上保守的肝脏巨噬细胞niches

摘要：结合了单细胞RNA-seq、单核测序、空间转录组学和空间蛋白质组学，对健康和肥胖的人类和小鼠肝脏的庞大空间蛋白质基因组图谱提出了识别和定位所有肝细胞的方法，并提供了对肝髓细胞的见解，包括识别可靠的表面标志物以分离和定位肝脏巨噬细胞。健康肝脏和脂肪肝中脂质相关巨噬细胞的特征，确定Kupffer细胞发育的关键调控轴，以及确定7个物种（包括鸡和斑马鱼）的Kupffer细胞保守的核心基因表达特征。

8.损伤后愈合的小鼠肠道的空间转录组图谱

摘要：使用空间转录组学来定义转录组景观在稳定状态和愈合的小鼠结肠中的空间组织。在稳态条件下，展示了以前未被重视的结肠分子区域化，这在粘膜愈合过程中发生了巨大的变化。确定了空间组织的转录程序，定义了分区的粘膜愈合，以及具有主导布线途径的区域。研究结果表明p53激活的减少界定了增殖上皮干细胞存在增加的区域。最后绘制了与人类疾病相关的转录组学模块，显示了该研究数据集的转化潜力。总的来说，该研究提供了一个公开的资源，定义了结肠粘膜愈合期间的转录组区域化原则，并提供了一个框架来开发和推进进一步的假设。

9.人类远端肺部图谱和系谱层次结构揭示了一个双能的祖先

摘要：使用空间转录组学和单细胞分析法对远端气道进行了微解剖，确定了分子上不同的肺末端和呼吸道支气管（TRB）细胞类型；这些细胞包括气道相关的LGR5+成纤维细胞和TRB特定的肺泡0型（AT0）细胞和TRB分泌细胞（TRB-SCs）。连接组图和基于类器官的联合培养显示，LGR5+成纤维细胞在气道利基中形成一个信号枢纽。AT0细胞和TRB-SCs在灵长类动物中是保守的，并在人类肺部发育过程中动态地涌现。该研究利用非人灵长类动物的肺部损伤模型，以及人类器官和组织标本，表明再生肺中的肺泡2型细胞会暂时获得AT0状态，它们可以从中分化为肺泡1型细胞或TRB-SCs。这种分化与在小鼠肺部发现的不同。该研究还揭示了驱动双能AT0细胞状态向正常或病理状态分化的机制。总之，该研究发现修订了人类肺部细胞图谱和系谱轨迹，并暗示在灵长类动物的肺部再生和疾病中上皮细胞的过渡状态

10.绘制人类造血干细胞从造血内皮到出生的图谱

摘要：单细胞测序和空间转录组测序相结合创建了一个人类造血干细胞的单细胞和空间转录组图谱。发现造血干细胞特征RUNX1+HOXA9+MLLT3+MECOM+HLF+SPINK2+在整个妊娠期将造血干细胞与祖细胞区分开来。除了主动脉-性腺-脾脏区域外，新生的造血干细胞在6周时定植于肝脏之前，还在胎盘和卵黄囊中繁殖。对不同成熟阶段的造血干细胞进行比较，发现造血干细胞的转录因子机制是在造血干细胞出现后建立的，而它们的表面表型在整个发育过程中不断变化。造血干细胞向肝脏的过渡标志着一种分子转变，反映新生造血干细胞身份的表面抗原被抑制，并获得了造血干细胞成熟的标志CD133和HLA-DR。造血干细胞的起源被追踪到ALDH1A1+KCNK17+造血内皮细胞，它来自于IL33+ALDH1A1+动脉内皮亚群，被称为前造血内皮细胞。利用空间转录组学（人胚胎组织）和免疫荧光，在位于腹腔的主动脉内造血细胞集群中看到了这个过程。人类造血干细胞本体发育图验证了从人类多能干细胞中产生的类似于主动脉-性腺-肾脏的最终造血干细胞和祖细胞，并作为改善其成熟为功能性造血干细胞的指南。

11.单细胞和空间转录组学揭示小鼠大脑中的克隆关系

摘要：利用单细胞和空间转录组学同时剖析小鼠大脑中的细胞表型和克隆关系。通过重建数以千计的克隆，该研究发现了小鼠海马神经上皮细胞中命运受限的祖细胞，并表明小胶质细胞来自少数原始骨髓前体，这些前体大规模扩张，产生广泛分散的后代。将空间转录组学与克隆条形码相结合，在密集标记的组织切片中分解出克隆相关细胞的迁移模式。该研究的方法能够在单个动物的单细胞和组织水平上对细胞表型和克隆关系进行高通量的密集重建，并为了解组织结构提供了一种综合方法。

12.单细胞和空间转录组学揭示白细胞介素-17调控受伤皮肤组织的缺氧适应性

摘要：利用单细胞和空间转录组学对皮肤组织分析和功能研究显示，视黄酸相关孤儿受体γt（RORγt）γδT细胞衍生的白细胞介素-17A（IL-17A）是激活HIF1α的必要和充分条件。蛋白激酶B（AKT）和细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）信号在IL-17受体C（IL-17RC）的近端激活哺乳动物雷帕霉素（mTOR）的目标，从而激活HIF1α。IL-17A-HIF1α轴驱动伤口前沿上皮的糖酵解。上皮细胞特异性地失去IL-17RC、HIF1α或阻断糖酵解会破坏修复。研究结果强调了炎症、代谢和迁移程序的耦合，以加速上皮细胞的愈合，并阐明了在修复过程中细胞适应缺氧压力的免疫细胞源性输入。