近日，武漢大學(xué)人民醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)在期刊《Advanced Science》上發(fā)表了題為“Single-Cell Annotation and Localization via Integrating Spatial Transcriptomics Maps the Mouse Ocular Atlas and RAO Dynamics”的研究論文，本研究開發(fā)了ASCL流程，整合了互補(bǔ)的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)：用于細(xì)胞注釋參考的單核分辨率SeekSpace，以及用于已注釋細(xì)胞定位的均勻覆蓋Stereo-seq。該策略能夠在極少空間切片的情況下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)的自動(dòng)化注釋與定位。利用ASCL，研究人員構(gòu)建了小鼠全眼單細(xì)胞空間圖譜，精確繪制了睫狀體和視網(wǎng)膜中各類細(xì)胞的分布。此外，在視網(wǎng)膜動(dòng)脈阻塞（RAO）模型中，研究人員發(fā)現(xiàn)免疫激活顯著富集于神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層（GCL），并通過免疫熒光染色進(jìn)一步驗(yàn)證。研究人員還發(fā)現(xiàn)活躍的視桿細(xì)胞存在選擇性耗竭現(xiàn)象。總體而言，本研究提供了整個(gè)眼睛的全面空間細(xì)胞圖譜，為視網(wǎng)膜動(dòng)脈阻塞（RAO）的病理機(jī)制提供了新的高空間分辨率見解，是解析眼睛生理與病理特征單細(xì)胞水平景觀的寶貴資源。

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)解析細(xì)胞異質(zhì)性與組織結(jié)構(gòu)：彌補(bǔ)scRNA-seq空間缺失的優(yōu)勢(shì)與高分辨率應(yīng)用中的技術(shù)瓶頸

01

精確表征細(xì)胞異質(zhì)性和空間組織對(duì)于理解組織發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持以及疾病發(fā)生機(jī)制至關(guān)重要。盡管單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）已徹底改變了器官中各類細(xì)胞的鑒定方式，但其缺乏空間背景信息，限制了對(duì)細(xì)胞類型準(zhǔn)確注釋及其功能解讀，尤其在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或特征尚不明確的組織中尤為明顯。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)（ST）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過在原生組織結(jié)構(gòu)中捕獲轉(zhuǎn)錄組信息，彌補(bǔ)了這一不足，從而提升了細(xì)胞類型與功能的注釋和整合能力。然而，目前的ST方法，尤其是依賴計(jì)算圖像分割的高分辨率平臺(tái)，在緊密排列且形態(tài)多樣的組織中仍面臨諸多挑戰(zhàn)，包括細(xì)胞邊界識(shí)別不準(zhǔn)確、錯(cuò)誤捕獲多個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄本、每個(gè)檢測(cè)位點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量偏低以及基因檢測(cè)稀疏等問題。此外，ST技術(shù)的高昂成本進(jìn)一步限制了通過大規(guī)模實(shí)驗(yàn)來解決這些分辨率和靈敏度局限性的可行性。

基于Stereo-seq的單細(xì)胞空間圖譜繪制

02

為解決SeekSpace組織覆蓋范圍有限的問題，研究人員應(yīng)用CytoSPACE將SeekSpace獲得的細(xì)胞類型對(duì)齊到Stereo-seq切片上，以獲得更全面的視圖。為提高計(jì)算效率，研究人員利用器官固有的左右對(duì)稱性，將后續(xù)分析限定在眼球的一半?yún)^(qū)域。該整合生成了一個(gè)高覆蓋率的空間圖譜，準(zhǔn)確展示了細(xì)胞類型的解剖對(duì)應(yīng)關(guān)系。

除了組織覆蓋范圍的限制外，另一個(gè)主要局限是對(duì)于稀有細(xì)胞群體的檢測(cè)靈敏度不足，從而阻礙了精確的空間定位。為解決這一問題，研究人員采用Stereo-seq作為全面的空間參考，并結(jié)合TopACT算法進(jìn)行分析。研究結(jié)果顯示外周免疫細(xì)胞主要局限于眼外肌及周圍結(jié)締組織，而在視網(wǎng)膜各層幾乎未檢測(cè)到任何信號(hào)。這一發(fā)現(xiàn)與血-視網(wǎng)膜屏障的生理特性一致，進(jìn)一步證實(shí)了Stereo-seq作為空間分辨細(xì)胞注釋參考的可靠性。

基于Stereo-seq的單細(xì)胞空間定位重建

結(jié)論

03

總之，ASCAL方法在對(duì)特征尚不明確的組織中具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其適用于細(xì)胞類型注釋不足或標(biāo)志基因模糊的情況。通過整合多維數(shù)據(jù)，本研究策略推動(dòng)了復(fù)雜解剖系統(tǒng)的研究，減少了對(duì)大規(guī)模空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的依賴，并為系統(tǒng)性探索疾病和再生過程中空間調(diào)控的生物學(xué)過程鋪平了道路。

參考資料：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75857

免費(fèi)論壇

【關(guān)于投稿】

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)（360zhyx.com）是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)核心門戶，旨在推動(dòng)基礎(chǔ)研究、臨床診療和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，核心內(nèi)容涵蓋組學(xué)、檢驗(yàn)、免疫、腫瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究?jī)?nèi)容發(fā)表，歡迎聯(lián)系我們進(jìn)行免費(fèi)報(bào)道（公眾號(hào)菜單欄-在線客服聯(lián)系），我們的理念：內(nèi)容創(chuàng)造價(jià)值，轉(zhuǎn)化鑄就未來！

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)（360zhyx.com）發(fā)布的文章旨在介紹前沿醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展，不能作為治療方案使用；如需獲得健康指導(dǎo)，請(qǐng)至正規(guī)醫(yī)院就診。

責(zé)任聲明：本稿件如有錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)聯(lián)系轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)客服進(jìn)行修改事宜！

微信號(hào)：zhuanhuayixue

★ 5月份熱門內(nèi)容 ★

01

02

03

04

05

06