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空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)在腫瘤研究進展的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):2357 發(fā)布日期:2020-8-14  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)是一種基于組織空間結(jié)構(gòu)進行高通量轉(zhuǎn)錄組測序的技術(shù)。通過該技術(shù),可以得到組織空間位置的基因表達(dá)圖譜。因此,空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)是現(xiàn)階段可實現(xiàn)空間二維基因表達(dá)檢測的高通量技術(shù)。該技術(shù)為基于空間的發(fā)育研究和疾病異質(zhì)性問題提供了一個解決方案。

空間轉(zhuǎn)錄組測序運用方向(Trends Biotechnol.2020; S0167-7799(20)30140-2.)

在各類疾病研究領(lǐng)域,腫瘤研究是空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)運用最早的方向。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前在前列腺癌[1],黑色素瘤[2],乳腺癌[3],胰腺導(dǎo)管癌[4],皮膚鱗狀癌[5]領(lǐng)域有文獻(xiàn)發(fā)表。這些研究從實驗設(shè)計到數(shù)據(jù)分析,為我們提供了非常好的學(xué)習(xí)素材。特別是2020年1月份發(fā)表的胰腺導(dǎo)管癌研究和2020年6月份發(fā)表的皮膚鱗狀癌研究,是非常值得我們?nèi)ゼ?xì)細(xì)品味。

我們首先來看一下第一篇文章的實驗設(shè)計:


這篇研究通過空間轉(zhuǎn)錄組和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序,繪制腫瘤組織精確細(xì)胞組成。為了注釋不同組織區(qū)域的精確組成,該研究引入了一種用于多峰相交分析的方法,發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管細(xì)胞,巨噬細(xì)胞,樹突狀細(xì)胞和癌細(xì)胞的亞群具有空間受限的富集,以及與其他細(xì)胞類型的獨特共富集。此外,研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)壓力反應(yīng)基因模塊的炎癥成纖維細(xì)胞和癌細(xì)胞的共定位。

同樣,我們再來看一下第二篇文章的實驗設(shè)計:



這篇研究通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序,空間轉(zhuǎn)錄組,多重離子束成像技術(shù)對cSCC的細(xì)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(xì)胞(TSK)群體,是細(xì)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。

這兩篇是今年以來發(fā)表的最新,檔次最高的腫瘤領(lǐng)域的空間研究報道。從這兩篇研究中,我們可以看到以下幾個關(guān)于腫瘤空間研究的重要問題:

1.樣本選擇
都以腫瘤組織作為空間研究的對象(空間測序可以不用正常組織對照)。通過空間轉(zhuǎn)錄組測序,可以詳細(xì)分析腫瘤組織的空間細(xì)胞組成,腫瘤細(xì)胞特征,腫瘤免疫微環(huán)境特征,以及腫瘤與微環(huán)境的潛在互作關(guān)系。

2.樣本量選擇
這兩篇研究利用的腫瘤組織樣本病人分別是2例和6例,在第二篇研究中,每個區(qū)域還選取了2-3片連續(xù)切片作為生物學(xué)重復(fù)進行實驗。

3.技術(shù)平臺選擇
這兩篇研究在空間轉(zhuǎn)錄組測序的同時,分別都選擇了常規(guī)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序作為補充。這兩種技術(shù)的聯(lián)合可以對腫瘤組織中的細(xì)胞類型進行最大精確化定義,也更能為后續(xù)的數(shù)據(jù)結(jié)果可靠性提供基礎(chǔ)。

4.后續(xù)驗證選擇
空間轉(zhuǎn)錄組測序作為一種高通量測序工具,在高分研究中,肯定需要后續(xù)的驗證工作。最常見的驗證是拿腫瘤組織進行IHC,原位雜交,免疫組化等。而像第二篇研究用到了高通量的MIBI蛋白表達(dá)技術(shù),后期有結(jié)合CRISPR技術(shù)進行功能篩選研究,都是非常值得借鑒。

總體來說,空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)目前在各類疾病研究,包括腫瘤領(lǐng)域,都在處于非常早期的發(fā)展階段。隨著這種技術(shù)的推廣運用,在接下來的1-2年內(nèi),肯定會有大量的高質(zhì)量研究出爐。因此,早上船,早產(chǎn)出,上海生物芯片有限公司是國內(nèi)最早一批引入10X Genomics Visium空間轉(zhuǎn)錄組測序產(chǎn)品的公司之一,空間轉(zhuǎn)錄組檢測及相關(guān)問題咨詢電話:400-100-2131,郵箱:marketing@shbiochip.com

參考 · 文獻(xiàn)

1.Berglund E, Maaskola J, Schultz N, et al. Spatial maps of prostate cancer transcriptomes reveal an unexplored landscape of heterogeneity. Nat Commun, 2018, 9(1): 2419.

2. Thrane K, Eriksson H, Maaskola J, et al. Spatially Resolved Transcriptomics Enables Dissection of Genetic Heterogeneity in Stage III Cutaneous Malignant Melanoma. Cancer Res, 2018, 78(20): 5970-79.

3.Yoosuf N, Navarro J F, Salmen F, et al. Identification and transfer of spatial transcriptomics signatures for cancer diagnosis. Breast Cancer Res, 2020, 22(1): 6.

4. Moncada R, Barkley D, Wagner F, et al. Integrating microarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seq reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas. Nat Biotechnol, 2020, 38(3): 333-42.

5.Ji A L, Rubin A J, Thrane K, et al. Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma. Cell, 2020, 182: 1-18.

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