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江蘇什么是空間轉(zhuǎn)錄組

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-11-28

1. 10x Genomics公司提供的Visium空間基因表達(dá)解決方案是目前可選的一個(gè)高通量空間轉(zhuǎn)錄組的商業(yè)化解決方案。該解決方案可以輕松地將空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)應(yīng)用到組織切片和染色的標(biāo)準(zhǔn)方法中,從而研究空間分辨率下整個(gè)轉(zhuǎn)錄組mRNA的表達(dá)情況,同時(shí)在同一組織切片中獲得組織學(xué)相關(guān)信息。空間轉(zhuǎn)錄組是一項(xiàng)前沿技術(shù),涉及到很多細(xì)節(jié)方面的準(zhǔn)備工作,例如組織類型的選擇、前期預(yù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、病理區(qū)域的確認(rèn)等一系列內(nèi)容。而且實(shí)驗(yàn)中存在很多不確定性因素,處理不慎容易導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目失敗。盡管當(dāng)前空間轉(zhuǎn)錄組的數(shù)據(jù)在快速地增長,但尚未有對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總集成。江蘇什么是空間轉(zhuǎn)錄組

高通量空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)的處理和分析需要新穎的方法和工具支撐,尤其是在預(yù)處理、scRNA-seq 數(shù)據(jù)的空間重構(gòu)、基于微陣列數(shù)據(jù)的細(xì)胞類型去卷積、空間高變基因的識(shí)別、細(xì)胞間相互作用的推導(dǎo)等。scRNA-seq 技術(shù)的進(jìn)步啟發(fā)了利用高分辨率轉(zhuǎn)錄組定量分析與空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性質(zhì)的新方法。對于未進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序的 smFISH 和 ISS 數(shù)據(jù),可通過 scRNA-seq 數(shù)據(jù)估算空間數(shù)據(jù)中未分析的基因的表達(dá)模式。此外,“空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)”這一術(shù)語的變體,也用于描述將轉(zhuǎn)錄本定位到細(xì)胞器的技術(shù)(例如 APEX-seq),盡管該技術(shù)沒有記錄任何空間坐標(biāo)。應(yīng)用空間轉(zhuǎn)錄組領(lǐng)域空間轉(zhuǎn)錄組避免了組織中細(xì)胞位置信息的丟失。

1. 空間轉(zhuǎn)錄組是一種用于從空間層面上解析RNA-seq數(shù)據(jù)的技術(shù),從而解析單個(gè)組織切片中的所有mRNA。空間轉(zhuǎn)錄組的條形碼逆轉(zhuǎn)錄oligo(dT)引物在顯微鏡載玻片表面的有序附著,空間轉(zhuǎn)錄組使得在mRNA樣品處理和后續(xù)測序過程中位置信息的編碼和獲取成為可能。單細(xì)胞RNA測序或組織樣本RNA測序,均無法為研究人員提供精確的空間信息。通過空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)可獲取組織中具體的位置的轉(zhuǎn)錄信息,為研究和診斷提供有效數(shù)據(jù)支撐。10x Genomics空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)可以應(yīng)用于免疫、發(fā)育、神經(jīng)和病理等研究方向。

空間轉(zhuǎn)錄組的一般流程。將準(zhǔn)備好的新鮮冷凍組織切片放置于空間轉(zhuǎn)錄組芯片上。每個(gè)細(xì)胞中的RNA分子都包含著基因表達(dá)的信息。組織切片成像,以檢索組織學(xué)信息。這樣就可以看到一個(gè)細(xì)胞或一組細(xì)胞在組織中的位置。空間轉(zhuǎn)錄組芯片上含有上千個(gè)捕獲的spot,這些捕獲探針的 Poly-T 尾可以結(jié)合RNA分子的 Poly-A 尾。這些陣列的排列順序就像一個(gè)棋盤,帶有相同身份條形碼(barcode)的探測位于同一個(gè)正方形中。這樣就可以確定每個(gè)捕獲探針及其結(jié)合RNA的來源。組織切片固定。該芯片包含一個(gè)與組織切片一起成像的視覺可檢測框架。結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù),作者進(jìn)一步確定和豐富了胚胎心臟基因表達(dá)的空間注釋信息。

如果只是通過空間轉(zhuǎn)錄組或者單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,研究人員在兩個(gè)樣本中均可以發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞相關(guān)基因或者淋巴細(xì)胞群,無法解釋兩個(gè)樣本預(yù)后之間的差異。但是通過空間轉(zhuǎn)錄組,就能很清晰看到兩個(gè)樣本之間的差異。作者借助空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)探究人類心臟在發(fā)育過程中的基因表達(dá)特征和細(xì)胞圖譜變化,發(fā)現(xiàn)對于每個(gè)發(fā)育階段的不同解剖區(qū)域,都有獨(dú)特的基因表達(dá)特征。結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù),作者進(jìn)一步確定和豐富了胚胎心臟基因表達(dá)的空間注釋信息。 空間轉(zhuǎn)錄組樣本的組織切片的細(xì)胞中會(huì)釋放出mRNA,遷移到每個(gè)spot的mRNA會(huì)被標(biāo)記上相應(yīng)的barcode序列。江蘇歐易生物空間轉(zhuǎn)錄組做什么

作者通過對三個(gè)人類腦皮層組織的空間轉(zhuǎn)錄組測序,可評(píng)估不同腦皮層區(qū)域中基因表達(dá)特征和細(xì)胞類型定位情況。江蘇什么是空間轉(zhuǎn)錄組

人類細(xì)胞圖譜項(xiàng)目的主要目標(biāo)之一是描述所有細(xì)胞類型的空間關(guān)系。同時(shí)基于表達(dá)特征對多種細(xì)胞類型進(jìn)行空間映射,有助于研究不同細(xì)胞類型之間的相互作用。已經(jīng)發(fā)展了一些策略來檢測單細(xì)胞分辨率的空間基因表達(dá)譜,如Slide-seq、seqFISH或MERFISH。為了更有效地為研究群體探索空間基因表達(dá)數(shù)據(jù),我們構(gòu)建了SpatialDB數(shù)據(jù)庫用于空間解析的轉(zhuǎn)錄組。

人類細(xì)胞圖譜項(xiàng)目極大地推動(dòng)了單細(xì)胞水平的生命科學(xué)研究。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的發(fā)展和空間基因表達(dá)數(shù)據(jù)的快速積累是未來的發(fā)展趨勢。我們將繼續(xù)收集新的技術(shù)和數(shù)據(jù)集來更新SpatialDB。此外,我們將整合更多的工具和數(shù)據(jù)源來分析數(shù)據(jù). 江蘇什么是空間轉(zhuǎn)錄組

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